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

69900. Переменные. Операторы. Массивы 26.37 KB
  Цель работы: Создание простого приложения на Java, выполняющего небольшие вычисления с выводом результатов на консоль. Лабораторная работа 1: Создайте класс с названием Calc и метод main() в нем. Создайте в методе main() локальную переменную i типа int.
69901. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ И СВАРНЫХ ТРУБ 1.64 MB
  Исследование влияния угла подачи рабочих валков на скоростные параметры процесса прокатки 18 Лабораторная работа 2. Сравнительное исследование процесса раскатки труб на короткой оправке в 2х и 3х валковых станах винтовой прокатки...
69902. Составление программ на Borland Pascal 93 KB
  Составить программу, выбрав вариант задачи согласно последней цифре шифра. Вывести результаты решения во внешний файл. Вариант 0 Задана матрица A размера 4x4 с вещественными элементами. Найти и вывести на печать все положительные элементы матрицы...
69903. Построение графиков с использованием электронных таблиц 79 KB
  Указание к лабораторной работе №10. В работе необходимо построить график функции с использованием программ Excel или Calc. Основанием для построения графика служат числовые данные, полученных ранее в ходе выполнения лабораторной...
69904. Подготовка схем в системе Visio 146 KB
  Нестандартные фигуры автор рисует с помощью универсального переключаемого через ниспадающее меню инструмента. Затем фигуры соединяются рисованными линиями или автоматически вызовом соединителей и в них впечатывается текст с помощью имеющегося в составе Windows набора шрифтов Fonts.
69905. Работа с командной строкой в ОС MS DOS 93.5 KB
  Цель: Познакомиться с основными принципами управления работой ПК на базе ОС MS DOS изучить основные команды управления ОС MS DOS. Для того чтобы быть полноценной ОС должна как минимум содержать следующие основные компоненты: Файловую систему Драйверы внешних устройств...
69906. Простая выборка данных 99 KB
  Пусть реляционная база данных, состоящая из одной или нескольких таблиц, создана, и произведено подключение к ней. В этом случае типичной практической задачей является получение (извлечение) нужных данных. Например, может потребоваться просто просмотреть все содержимое...
69907. ЕТАПИ ПРОЦЕСУ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ. КОМП’ЮТЕРНА ПІДТРИМКА ЕТАПУ ДІАГНОСТИКИ ПРОБЛЕМИ 150.5 KB
  Цілі виконання завдання: пройти на практиці основні етапи процесу прийняття рішень; отримати навички виявлення та аналізу конкретних виробничих проблем; набути досвіду використання комп’ютерної підтримки яку надає програма Decision Explorer на етапі діагностики проблеми...
69908. Операційна система Windows. Провідник. Текстовий редактор WordPad 2.54 MB
  Однією із найважливіших проблем забезпечення якості програмних засобів являється формалізація характеристик якості і методологія їх оцінки. Для визначення адекватності якості функціонування наявності технічних можливостей програмних засобів до взаємодії удосконаленню і розвитку...