3792

Изучение закона вращательного движения при помощи маятника Обербека

Лабораторная работа

Физика

Изучение закона вращательного движения при помощи маятника Обербека Цель работы: нахождение с методом определения момента инерции тела, основанном на использовании закона вращательного движения, и определение момента инерции специального тела- маятн...

Русский

2012-11-07

39.5 KB

15 чел.

Изучение закона вращательного движения при помощи маятника Обербека

Цель работы: нахождение с методом определения момента инерции тела, основанном на использовании закона вращательного движения, и определение момента инерции специального тела- маятника Обербека.

Предметы и материалы: маятник Обербека, секундомер, линейка, штангенциркуль, груз.

Теория вопроса.

Момент инерции определяет меру инертных свойств тела по отношению к вращательному движению.

Для материальной точки момент инерции численно равен произведению массы точки на квадрат расстояния ее до оси вращения:

 J (1)

Моментом инерции твердого тела называется сумма моментов инерции всех материальных точек твердого тела:

 J (2)

Вычисление таких интегралов практически возможно только для тел симметричной формы при однородном распределении массы по объему тела. Поэтому часто момент инерции твердых тел определяется экспериментально , например , способом, использованным в данной работе. В качестве исследуемого тела здесь использован маятник Обербека.

Под действием момента силы М тело, момент инерции которого J приобретает угловое ускорение E в соответствии с основным уравнением динамики вращательного движения:

 М=JE  (3)

Выведем рабочую формулу для определения момента инерции тела на основе закона вращательного движения.

 

Угловое ускорение E тела связанно с линейным ускорением а точек, находящихся на расстоянии R от оси вращения, выражением:

 E=a/R (4)

Линейное ускорение а ,в свою очередь, получим из выражения:

  1.  a 

Где h-линейный путь точки за время ее движения t.

Подставив(5) в (4), найдем угловое ускорение тела:

 E (6)

Найдем момент силы М. В маятнике Обербека он создается к привязанной к шкиву на нити опускающейся гирей и равен произведению натяжения Т на радиус шкива R:

 M=TR (7)

Натяжение нити найдем из следующих рассуждний. На подвешенную к нити гирю массой m действует сила F, равная разности силы натяжения нити T и силы тяжести mg. Так как гиря движется вниз ускоренно, то следовательно mg больше T:

 F=mg-T (8)

Согласно второму закону Ньютона сила F вызывает ускорение a гири:

 F=ma (9)

Приравнивая правые части (8) и (9) , найдем:

 T=m(g-a) (10)

Из (7) и (10) имеем:

 M=m(g-a)R (11)

Или.с учетом (5):

 M (12)

Подставляя (12) и (6) в (3), находим момент инерции:

 J (15)

Проведя преобразования, окончательно получим:

 J (14)

h[м]

H’[м]

t[с]

R[м]

J

J

1

0.6

0.58

4.526

0.02

0.0131

0.00654

2

0.6

0.61

6.279

0.02

0.0259

0.00654

3

0.6

0.63

9.159

0.02

0.0561

0.00654

ср

0.6

0.61

6.655

0.02

0.00654

 Δ J=0,00654кг *м2

J1=1.0131 кг *м2 J2=0.0259 кг *м2 J3=0.0561 кг *м2

Вывод: мы определили момент инерции тела: для этого использовали закон вращательного движения и определили момент инерции специального тела - маятника Обербека.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84737. Методика расчета фонда рабочего времени и оплаты труда на предприятии 264.5 KB
  Определение стоимости количества материала для ремонта оборудования. Таким образом переход к рыночной системе хозяйствования требует поворота вектора стратегии производства в электротехнике от преимущественного выпуска единых серий и параметрических рядов изделий к преимущественному выпуску комплектного электротехнического оборудования.
84738. Структура и содержание коммерческой деятельности в розничной торговле на примере ИП А.В.Иванова 101.22 KB
  Изучение существующих тенденций и возможностей предприятия, касающихся реализации товаров, определение факторов, которые позитивно и негативно влияют на объем товарооборота предприятия, достигаются в процессе анализа объема и структуры товарооборота предприятия.
84739. Моделирование простейших структур, текстового и графического оформления диаграмм в программе Vissim 5.17 MB
  Язык и программная среда VisSim широко используется в разработке систем управления и цифровой обработки сигналов для моделирования и дизайна. Она включает в себя блоки для арифметики, булевых и трансцендентных функций, а также цифровые фильтры, передаточные функции, численного интегрирования и интерактивного вывода.
84740. Порядок составления бухгалтерской (финансовой) отчетности организации 51.39 KB
  Предпринимательская деятельность на современном этапе все больше зависит от экономической информации. От качества такой информации зависит получение прибыли в результате принимаемых решений. При этом большое значение придается полноте и достоверности информации.
84741. Политический режим как совокупность методов и приемов осуществления политической власти 54.62 KB
  Политический режим является одним из составных элементов характеризующих форму любого государства. Существуют три наиболее общих квалифицирующих элемента формы государства: форма правления форма государственного устройства и государственно-политический режим.
84742. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОРЕБРЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ 509.36 KB
  Оребренная поверхность состоит из поверхности ребер и поверхности участков, не занятых ребрами. Температура этих двух поверхностей и их размеры различны. Контакт между основанием ребра и несущей их стенкой трубы может быть недостаточно плотным.
84743. МЕРЫ ПО УЛУЧШЕНИЮ ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 361.66 KB
  При разнообразии аналитических процедур, выполняемых финансовыми менеджерами, есть сверх обязательный блок: это анализ финансового состояния субъекта хозяйствования. Результаты анализа входят в число основных аргументов при принятии весьма разнообразных управленческих решений в отношении...
84744. Проектирование тематического web-сайта «Интернет-магазин каминов» 2.57 MB
  Написанный мной веб-сайт может быть использован для ознакомления с представленной на нем продукцией и совершения посетителем веб-сайта, в случае заинтересованности, онлайн-заявки на проведение менеджером компании подробной консультации.
84745. Системы защиты среды обитания 402 KB
  В результате работы грохота на предприятии образуется крупнодисперсная пыль (кости), а так же выбросы с парами окислов железа. Для соблюдения экологических требований необходимо предложить аппараты очистки газоводушных потоков с высокой эффективностью для каждого вида пыли.