50412

Определение моментов инерции твёрдых тел и проверка теоремы Гюгенса - Штейнера

Лабораторная работа

Физика

Определение моментов инерции длинного стержня: Период колебания рамки без закреплённых в ней тел: с Период колебания рамки с закреплённым ней эталонным кубом. с с с с Момент инерции эталонного куба: м – сторона эталонного куба кг – масса эталонного. Найдите момент инерции стрежня Iст по формуле: ; Момент инерции стержня: 00022398 Найдём теоретическое выражение для момента инерции стержня : где L = 024 м – длина стержня = 03 кг – масса стержня d = 0014 м Если стержень считать пренебрежительно тонким то теоретическое выражение...

Русский

2014-01-23

254.5 KB

1 чел.

Цель работы: Определение моментов инерции твёрдых тел и проверка теоремы Гюгенса - Штейнера.

Приборы и принадлежности: крутильный маятник, набор тел.

Ход работы:

1. Определение моментов инерции длинного стержня:

  1.  Период колебания рамки без закреплённых в ней тел:

с

  1.  Период колебания рамки с закреплённым ней эталонным кубом.

с

с

с

с

  1.  Момент инерции эталонного куба:

м – сторона эталонного куба

кг – масса эталонного. куба

  1.  Закрепим в рамке стержень.

с

При изменении ориентации стержня:

с

Следовательно период Т практически не зависит от взаиморасположения рамки и стержня.

  1.  Найдите момент инерции стрежня Iст по формуле:

;

Момент инерции стержня:

0,0022398

  1.  Найдём теоретическое выражение для момента инерции стержня :

, где

L = 0,24 м – длина стержня

= 0,3 кг – масса стержня

d = 0,014 м

  1.  Если стержень считать пренебрежительно тонким, то теоретическое выражение для момента инерции стержня для той же оси имеет вид:

Значение лучше согласовывается с экспериментальным значением =0,0015398

2. Проверка теоремы Гюгенса-Штейнера:

  1.  

D' = 0,039 м

h' = 0,019 м

  1.  Найдём период колебаний конструкции из стержня и двух тел:

= 4,5 см

с

Момент инерции одного тела:

;

Для расчёта лучше упростить формулу для :

Расчитаем :

с

с

кг

м

=

  1.  Иземрим моменты инерции для остальных 4-х пар отверстий стержня:

  1.  6 см

с

  1.  см

с

  1.  см

с

  1.  см

с

  1.  Определим моменты инерции подвешиваемых тел:

- экспериментальное значение момента инерции одного исследуемого тела в случае, когда ось проходит через центр масс (т.е. для d=0).

  1.  В силу предположений теоретической модели выполняется теорема Гюгенса-Штейнера:

, где

- момент инерции тела относительно оси колебаний

- момент инерции тела относительно оси проходящей через центр масс и параллельно оси колебаний

m – масса тела

d – расстояние между указанными осями

Изобразим координатную плоскость. По оси абсцисс откладываются значения переменной x=, по оси ординат y=. Нанесённые точки должны лежать на прямой  . Однако, они лежат на прямой не совсем точно.

x,

2,025

3,6

5,625

8,1

11,025

y,

2,886

6,066

8,991

12,43

  1.  С помощью МНК находим наилучшую прямую, соответствующую экспериментальным точкам. Параметры этой прямой, входящие в формулу , вычисляются по формулам:

 , где

где n – общее число значений, n=6.

м

Вычислим

n – число степеней свободы:

n = 6-3 = 3.

Определяем по таблице доверительную вероятность: P=100%. Следовательно закон Гюгенса-Штейнера на практике полностью соблюдается.

3. Пверка согласованности экспериментальных значений и.

Вычислим момент инерции длинного тонкого однородного стержня относительно оси, проходящей через центр масс стержня и ему перпендикулярной.

m – масса стержня

- длинна стержня

- линейная плотность стержня

Рассмотрим элемент стержня dx, находящийся на расстоянии x от оси, проходящей через центр масс.

Масса элемента:

Момент инерции элемента:

Для любой плоской фигуры сумма моментов инерции относительно двух взаимноперпендикулярных осей, лежащих в плоскости пластинки, равна моменту инерции относительно оси, перпендикулярной плоскости пластинки и проходящей через точку пересечения осей в плоскости пластинки.

Вывод: В ходе выполнения данной лабораторной работы, определили моменты инерции твёрдых тел и проверили теорему Гюгенса-Штейнера.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70009. Реконструкция цеха в условиях ОАО “Жирекенский ГОК” 262.64 KB
  В связи с тем что в молибденовом концентрате который используют для получения ферромолибдена на ОАО Жирекенский ГОК содержится рений в данной дипломной работе будет происходить выделение его из обжиговых газов. Он извлекается либо из ренийсодержащего лома вторичное производство либо...
70010. Разработка мероприятий по повышению эффективности управления предприятием общественного питания 308.49 KB
  Потребность в создании эффективной системы управления развитием сферы общественного питания делает особенно важными вопросы теории и методологии с учетом ее особенностей и специфики оказываемых услуг. В то же время многие вопросы эффективного функционирования сферы общественного...
70011. Развитие творческих способностей у детей дошкольного возраста в процессе изобразительной деятельности 55.67 KB
  Задачи исследования: Изучить психолого-педагогическую и методическую литературу по данной теме. Выявить условия развития творческих способностей средствами изобразительной деятельности. Подобрать и апробировать диагностические методики способствующие изучению творческих...
70012. Техническое обслуживание тормозной системы. Ваз 2115 137.77 KB
  Тормозная система служит для снижения скорости и быстрой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке Наличие надежных тормозов позволяет увеличить среднюю скорость движения, а, следовательно, эффективность при эксплуатации автомобиля.
70013. Яскраві виразники українського національного характеру в романі П. Куліша «Чорна рада» 130.72 KB
  Пантелеймон Куліш належить до тих діячів які будучи багатогранно обдарованими зробили величезний внесок у розвиток літератури мистецтва мови науки та української культури загалом. Постать Пантелеймона Куліша майже епохальна.
70014. Техники окрашивания волос разными способами 419.19 KB
  Постоянство - удел немногих. Большинство же предпочитают перемены быстрые и эффективные. И в запасе всегда есть один верный ход: перекрасить волосы. Тенденция сегодняшнего дня - это отказ от моно-цвета. Иногда при окрашивании используются два-три смешанных оттенка для придания...
70015. Улучшение технических характеристик электрооборудования для снижения затрат 248.49 KB
  За годы существования колледжа он многократно перепрофилировался в связи с этим появлялись новые электроприемники что отражается на величине тока. Выбор рода тока и напряжения Для снабжения электроприёмников волховского алюминиевого колледжа имеются источники электроэнергии: гидроэлектростанция...
70016. Исследование модели фрактального броуновского движения 1.14 MB
  В данной работе рассматривается теоретические основы фрактального броуновского движения (ФБД), вопросы статистического моделирования ФБД на компьютере, а также применение теории ФБД при статистическом моделировании процессов стохастической системы, описываемых линейным дифференциальным уравнением с возмущениями в виде ФБД.