3466
Визначення моменту інерції крутильного маятника
Лабораторная работа
Физика
Визначення моменту інерції крутильного маятника Мета роботи: Визначити момент інерції крутильного маятника. Прилади та обладнання: Крутильний маятник, секундомір, штангенциркуль, металеві диски. Опис вимірювального пристрою...
Украинкский
2012-11-01
217 KB
85 чел.
Визначення моменту інерції крутильного маятника
Мета роботи: Визначити момент інерції крутильного маятника.
Прилади та обладнання: Крутильний маятник, секундомір, штангенциркуль, металеві диски.
Опис вимірювального пристрою
рис.1 |
Крутильний маятник складається з вертикальної дротини Д, нерухомо закріпленої верхнім кінцем у кронштейні К, і горизонтальної хрестовини X, прикріпленої у Геометричному центрі до нижнього кінця дротини (рис. 1). На відстані d1 від осі дротини в хрестовині закріплені чотири шпильки а, а на відстані d2 - чотири шпильки Ь. На шпильки можна насаджувати металеві диски. |
Виведення розрахункової формули
Період коливань крутильного маятника визначається з формули
(1)
де J - момент інерції маятника.
Для визначення J за формулою (1), крім виміряного Т, необхідно знати модуль кручення дроту f. Це ускладнення можна обійти, навантажуючи крутильний маятник тілами правильної геометричної форми, момент інерції яких легко обчислити. У даній роботі - це 8 металевих дисків, сумарна маса яких m
Якщо диски насадити на шпильки а (по два диски на кожну шпильку), то період коливання одержаної системи
(2)
де J1 сумарний момент інерції дисків відносно осі обертання маятника.
Якщо ж диски насадити на шпильки b (також по два на кожну шпильку), то період коливання системи
(3)
де J2- сумарний момент інерції дисків відносно осі обертання маятника в новому положенні дисків.
З (2) і (3) в результаті нескладних перетворень одержимо:
(4)
Для визначення і J1, , J2 використаємо теорему Штeйнера, згідно з якою:
(5)
де J0 - сумарний момент інерції всіх дисків відносно осі, що проходить через їх геометричний центр паралельно до осі обертання.
Підставивши J1, J2 з (5) в (4), одержимо:
(6)
Якщо сумарна маса дисків m, а діаметр диска D, то J0 визначиться як:
(7)
Отже: (8)
Послідовність виконання роботи
|
Виміри провести по одному разу для кожної шпильки а 2. Аналогічно визначити d2 для кожної шпильки b |
d02 - відстань між зовнішніми краями дротини Д і шпильки b
3. Насадити диски на шпильки а (по два диски на кожну шпильку), привести систему в коливальний рух, закрутивши маятник на кут не більше ніж 90° і виміряти час t1 десяти повних коливань. Визначити період Т1 за формулою:
4. Переставивши диски на шпильки b, аналогічно визначити Т2 Вимірювання, зазначені в пунктах 3 і 4, провести по чотири рази.
5. Виміряти діаметри D чотирьох довільно вибраних дисків
6. Результати вимірювань записати в таблиці; за формулою (8) розрахувати J.
сумарна маса дисків m = кг.
Таблиці результатів вимірювань
№ |
dшп, м |
dдр., м |
d01, м |
d02 м |
d1 м |
d2 м |
1 |
||||||
2 |
||||||
3 |
||||||
4 |
||||||
сер |
№ |
t1, c |
Т1, с |
t2, с |
Т2, с |
D , м |
J0, кг∙м2 |
J, кг∙м2 |
1 |
|||||||
2 |
|||||||
3 |
|||||||
4 |
|||||||
сер |
Контрольні запитання
Рекомендована література
.
Як вимірювати штангенциркулем
Штангенциркуль - універсальний і точний вимірювальний прилад. При вимірі він надає точнішу інформацію ніж лінійка, оскільки він надійно охоплює вимірювану поверхню і показує розмір з точністю до 0,1 мм.
Штангенциркулем можна вимірювати як зовнішні, так і внутрішні розміри (наприклад, внутрішній діаметр кільця, шайби). Але найбільш поширене вимірювання зовнішніх розмірів.
На штангенциркулі, показаному на фото, виміряли товщину палиці. Як видно з фото, діаметр палиці дорівнює приблизно 2 см. (Кожна цифра на верхній шкалі тут позначає сантиметр, кожна маленька поділка - міліметр).
Це визначилося наступним чином: подивилися на саму ліву риску нижньої шкали і подивилися, з якою вона перетинається на верхній шкалі. Нам важливо визначити цифру верхньої шкали, яка знаходиться лівіше нижньої риски. Це цифра 2. Значить, 2 см. або 20 мм.
Щоб більш точно виміряти товщину цієї палиці дивляться ще раз на нижню шкалу (вона називається ноніус). Головне знайти тепер, де нижня риска ТОЧНО збігається з якою-небудь рискою верхньої шкали. Тут цей збіг вийшов точно навпроти цифри 3. По нижній шкалі ця риска відповідає 5 розподілам ноніуса. Ціна поділки ж ноніуса, на відміну від верхньої шкали, дорівнює 0,1 мм. Якщо 5 поділок, тоді отримаємо 0,5 мм.
Тепер до 2-х сантиметрів, визначених за верхньою шкалою, додаємо 0,5 мм, отриманих за нижньою і отримуємо:. 20 мм + 0,5 мм = 20,5 мм.
Це буде точне вимірювання (з точністю до десятих часток міліметра).
Звіт про виконання лабораторної роботи №3
"Визначення моменту інерції крутильного маятника"
Група ______________
Студент______________________
Таблиці результатів вимірювань
№ |
dшп, м |
dдр., м |
d01, м |
d02 м |
d1 м |
d2 м |
1 |
||||||
2 |
||||||
3 |
||||||
4 |
||||||
сер |
№ |
t1, c |
Т1, с |
t2, с |
Т2, с |
D , м |
J0, кг∙м2 |
J, кг∙м2 |
1 |
|||||||
2 |
|||||||
3 |
|||||||
4 |
|||||||
сер |
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
69985. | Развитие патриотического воспитания школьников Беларуси (1920 – 1930-е гг.) | 68.5 KB | |
В статье рассматривается процесс становления и развития патриотического воспитания школьников Беларуси в 1920-1930е гг. Определяются цели патриотического воспитания его место в воспитательной работе советской школы. | |||
69986. | ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУБЪЕКТОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | 106 KB | |
В статье рассматривается процесс проектирования функционирования субъектов образовательного взаимодействия в четко организованном образовательном поле в рамках которого реализуется проектирование образовательного взаимодействия. | |||
69987. | МАРКЕТИНГ И ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ НАЦИОНАЛЬНЫХ БИБЛИОТЕК: ГРАНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | 88.5 KB | |
Методологические аспекты и методические приемы изучения пользователей в условиях национальной библиотеки во многом определяются социокультурной ситуацией и уровнем развития социологии чтения как отрасли социологического знания в рамках которой существует теория и практика изучения читателей. | |||
69988. | К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АУДИОВИЗУАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЕЙ-ЛОГОПЕДОВ | 72 KB | |
В статье анализируются возможности использования аудиовизуальных средств обучения в профессиональной подготовке учителей-логопедов формулируются требования к применению аудиовизуальных средств в образовательном процессе описываются формы и методы представления... | |||
69989. | РАЗРАБОТКА ЛИЧНОСТНОГО ОПРОСНИКА ДЛЯ ПОДРОСТКОВ «РИСК ХИМИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ» | 204 KB | |
За последние десятилетия в Республике Беларусь как и во всем мире отмечена тенденция к распространению и увеличению многообразия форм девиантного поведения среди учащихся в частности химических аддикций. На сегодняшний день в арсенале педагогов-психологов учреждений образования... | |||
69990. | ПОДХОДЫ И ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-РЕГЛАМЕНТИРУЮЩЕГО КОМПОНЕНТА ШКОЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ КАК ФАКТОРА РАЗВИТИЯ ОТВЕТСТВЕННОГО СОЦИАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ УЧАЩИХСЯ | 99.5 KB | |
В статье раскрываются культурологический и средовой подходы формирования организационно-регламентирующего компонента школьной образовательной среды как фактора развития ответственного социального поведения учащихся. | |||
69991. | ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ СУБЪЕКТНОСТИ СТУДЕНТОВ В УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ | 130 KB | |
Проведен анализ эмпирических материалов взаимосвязи субъектности студентов в учебной деятельности и академической успеваемости. Описаны эмпирические признаки субъектности студентов у студентов по различным профилям образования. | |||
69992. | ДОЧЕРНИЕ ОКНА УПРАВЛЕНИЯ | 78 KB | |
Цель: Ознакомление с концепцией дочерних окон операционной системы Windows, особенностями работы с предопределенными дочерними окнами, получение практических навыков по созданию и организации программного взаимодействия между главным окном программы и дочерними окнами. | |||
69993. | МНОГОЗАДАЧНОСТЬ И МНОГОПОТОЧНОСТЬ | 68.5 KB | |
Цель: Ознакомление с концепцией многозадачности и многопоточности современных операционных систем, получение практических навыков по составлению, написанию и отладке программ, содержащих параллельно функционирующие процедуры и функции. | |||