2510

Вращательные движения твердого тела и их законы

Лабораторная работа

Физика

Проверка зависимости углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции J. Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

Русский

2014-09-23

292.5 KB

21 чел.

Лабораторная работа № 10

I.Название работы:

Изучение законов вращательного движения твердого тела.

Цель работы:

1.Проверка зависимости углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции J.

2.Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Векторы перемещения Δ r, скорость v и ускорение а различны для различных точек тела, для характеристики вращательного движения удобнее использовать угол поворота φ, угловую скорость ω - угловое ускорение ε, одинаковые для всех точек твёрдого тела.

Рассмотрим движение точки А. Она движется по окружности Т, центр которой О’ располагается оси z . Для определения угла поворота φ вектора p, определяющего положение точки А, введем неподвижную линию О’А. Пусть р за время dt поворачивается на угол в указанном направлении ( рис.2). Представим малый угол поворота в виде вектора направленного вдоль оси и его направление определим следующим образом: если смотреть с конца вектора z, вращение на угол аφ видно происходящим против направления движения по часовой стрелке.

Моментом инерции материальной точки относительно оси z называется произведение её массы mi на квадрат расстояния ri от материальной точки до оси вращения

Ji= mi ri2

Основной закон динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси z записывается в виде

Mz=ε Jz ,

где Jz – момент инерции тела относительно оси z .

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

а=2h/t2 [м/с2 ] M=m(g-2h/t2 ) [Н·м] ε=/r=2h/t2r [c-1]

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности:

  1.  Маятник Обербека.
  2.  Электросекундомер.
  3.  Метровая линейка.
  4.  Штангенциркуль.

VI.Результаты измерения.

Таблица 1

m

кг

t

с

r

м

a

м/с2

ε

c-2

M

Н·м

Jz

кг·м2

0,1

9

0,424

0,004

0,25

0,017

0,01798

0,2

5

0,424

0,0144

0,82

0,034

0,03596

0,3

4

0,424

0,0225

1,30

0,051

0,05393

п/п

m

кг

h

м

M

Н·м

ε

c-2

t

с

a

м/с2

R2

м

Jz

кг·м2

1

0,1

0,18

0,01714

0,25

9

0,004

0,2175

0,06856

2

0,1

0,18

0,01713

0,42

7

0,007

0,1875

0,04

3

0,1

0,18

0,01710

1,29

4

0,023

0,1575

0,013

4

0,1

0,18

0,01709

1,68

3,5

0,029

0,1275

0,0101

5

0,1

0,18

0,01708

2,05

3,17

0,036

0,0975

0,0083

Таблица 2

VII.Черновые записи и вычисления.

h=0,18

a=(2·0,18)/81=0,004 a=(2·0,18)/25=0,0144 a=(2·0,18)/16=0,0225

M=0,1(9,8-(2·0,18)/81)·0,0175=0,017 M=0,2(9,8-(2·0,18)/25)·0,0175=0,034

M=0,3(9,8-(2·0,18)/16)·0,0175=0,051

ε=(2·0,18)/(81·0,0175)=0,25 ε=(2·0,18)/(25·0,0175)=0,82 ε=(2·0,18)/(16·0,0175)=1,3

Jz=0,1·(0,424)2=0,1·0,179776=0,01798 Jz=0,2·(0,424)2=0,2·0,179776=0,03596

Jz=0,3·(0,424)2=0,3·0,179776=0,05393

l1=0,205 l2=0,175 l3=0,145 l4=0,115 l5=0,085

R2=0,205+0,0125=0,2175 R2=0,175+0,0125=0,1875 R2=0,145+0,0125=0,1575

R2=0,115+0,0125=0,1275 R2=0,085+0,0125=0,0975

ε=(2·0,18)/(81·0,0175)=0,25 ε=(2·0,18)/(49·0,0175)=0,42 ε=(2·0,18)/(16·0,0175)=1,29 ε=(2·0,18)/(12,25·0,0175)=1,68 ε=(2·0,18)/(10,0489·0,0175)=2,05

M=0,1(9,8-(2·0,18)/81)·0,0175=0,01714 M=0,1(9,8-(2·0,18)/49)·0,0175=0,01713

M=0,1(9,8-(2·0,18)/16)·0,0175=0,0171097

M=0,1(9,8-(2·0,18)/12,25)·0,0175=0,017099

M=0,1(9,8-(2·0,18)/10,0489)·0,0175=0,017087

a=(2·0,18)/81=0,004 a=(2·0,18)/49=0,007 a=(2·0,18)/16=0,023 a=(2·0,18)/12,25=0,029 a=(2·0,18)/10,0489=0,036

VIII.Основные выводы.

  1.  Проверили зависимость углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции.
  2.  Проверили зависимость момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

IX.Графики. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10437. Кисень у природі. Фізіологічна дія кисню. Одержання кисню в лабораторії. Реакції розкладу. Поняття про каталізатор. Фізичні властивості кисню 93 KB
  Тема: Кисень у природі. Фізіологічна дія кисню. Одержання кисню в лабораторії. Реакції розкладу. Поняття про каталізатор. Фізичні властивості кисню. Тип уроку: комбінований урок з елементами інтерактивності. Навчальна мета: Розглянути елемент Оксиген та просту ре...
10438. Корозія металів та способи захисту від корозії 60.5 KB
  Корозія металів та способи захисту від корозії. Мета: навчальна: дати поняття про корозію металів як окисновідновний процес ознайомитись з причинами її виникнення; показати шкоду якої завдає корозія; розглянути способи захисту металів від корозії. виховна: фо
10439. Динаміка культурних процесів 97.5 KB
  Динаміка культури характеризує трансформаційні процеси всередині культури й у взаємодіях культур, які специфічні цілісністю, закономірністю, спрямованістю і впорядкованістю провідних тенденцій. Для динаміки культури характерною є усталеність взаємодії компонентів
10440. Загальні методи одержання металів. Метали в природі 84.5 KB
  Тема: Загальні методи одержання металів. Метали в природі. Навчальна мета: спираючись на знання періодичного закону та типи хімічних зв’язків поглибити знання учнів про елементи метали їх місце у періодичній системі та особливості будови атомів сформувати поняття
10441. Метали в природі. Загальні методи одержання металів 53.5 KB
  Тема: Метали в природі. Загальні методи одержання металів. Навчальна мета: спираючись на знання періодичного закону та типи хімічних зв’язків поглибити знання учнів про елементи метали їх місце у періодичній системі та особливості будови атомів; сформувати поняття
10442. Основи таємного діловодства та режиму таємності. Організація таємного діловодства 494.5 KB
  Тема 2. Основи таємного діловодства та режиму таємності. Організація таємного діловодства Затверджено на методичнiй нарадi Кафедри медицини катастроф та вiйськової медицини...
10443. Статут внутрішньої служби ЗСУ Збереження і зміцнення здоровя військовослужбовців 243 KB
  Тема 3: Статут внутрішньої служби ЗСУ Збереження і зміцнення здоров’я військовослужбовців Розділ 6. Збереження і зміцнення здоров'я військовослужбовців ...
10444. Диапазон электромагнитного излучения 776.5 KB
  Диапазон электромагнитного излучения делится на ряд поддиапазонов: Гаммаизлучение рентгеновский ультрафиолетовый видимый инфракрасный радиодиапазон. Для задач дистанционного зондирования земли используются видимый инфракрасный радиодиапазон и отчасти ульт...
10445. Реализация JPEG-подобного алгоритма сжатия изображений 109 KB
  Реализация JPEGподобного алгоритма сжатия изображений. Алгоритмы на основе дискретного косинусного преобразования наиболее распространенным из которых является разработанный в начале 1990х годов алгоритм JPEG Joint Photographic Expert Group являются относительно простыми в реал