50418

Определение моментов инерции твёрдых тел и проверка теоремы Гюгенса-Штейнера

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Определение моментов инерции твёрдых тел и проверка теоремы Гюгенса-Штейнера. Приборы и принадлежности: крутильный маятник, набор тел. Ход работы: I)Определение моментов инерции длинного стержня: 1)Период колебания рамки без закреплённых в ней тел

Русский

2014-01-23

250.5 KB

0 чел.

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

                         Штейнера.

Приборы и принадлежности: крутильный маятник, набор тел.

Ход работы:

I) Определение моментов инерции длинного стержня:

   1)  Период колебания рамки без закреплённых в ней тел:

           а) 11,464 с

           б) 11,459 с

           в) 11,471 с

      с

2)   Период колебания рамки с закреплённым  ней эталонным кубом.

       а) 14,356 с

          б) 14,358 с

          в) 14,352 с

  с

    а) 14,359 с

    б) 14,353 с

    в) 14,356 с

  с

    а) 14,375 с

    б) 14,376 с

    в) 14,380 с

  с

с

3) Момент инерции эталонного куба:

м – сторона эт. куба

кг – масса эт. куба

кг

4) Закрепим в рамке стержень.

    а) 20,165 с

    б) 20,174 с

    в) 20,162 с

    с

    

При изменении ориентации стержня:

    а) 20,177 с

    б) 20,166 с

    в) 20,158 с

    с

    Период Т практически не зависит от угла между плоскостью рамки и стержня.

5)    Найдите момент инерции срежня Iст поформуле:

 ;

Момент инерции стержня:

     0,0014737

6) Найдём теоретическое выражение для момента инерции стержня :

   , где

L = 0,24 м – длина стержня

= 0,3 кг – масса стержня

= кг

D = 0,014 м

Причины, по которым указанная разность может выходить за пределы погрешностей экспериментального определения :

- индивидуальные особенности экспериментатора;

- несовершенство установки, средств измерения.

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

Значение лучше согласовывается с экспериментальным значением =0,0014737

II) Проверка теоремы Гюгенса-Штейнера:

1)

 D' = 0,039 м

 h'          h' = 0,019 м

 

  d              D'

                               

2) Найдём период колебаний конструкции из стержня и двух тел:

 = 4,5 см

с

- момент инерции.

Момент инерции одного тела:

;

Для расчёта упростим формулу:

Расчитаем :

с

с

кг

м

=

=

3)

а) 6 см

с

б) см

с

в) см

с

г) см

с

4) Определим моменты инерции каждого из тел:

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

5) В силу предположений

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,

5,703

8,721

12,262

16,755

6) 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.

По таблице определяем доверительную вероятность: P=100%

От сюда следует, что закон Гюгенса-Штейнера полностью соблюдается.

III) Проверка 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.

    Министерство Образования Республики Беларусь

               УО Брестский Государственный Технический Университет

           Кафедра Физики

          Лабораторная работа №6

            по Физике

Тема: «Определение моментов инерции твёрдых тел с помощью крутильного маятника».

Выполнил:

студент группы 1 ИИ-1

Лахмицкий А.А.

Проверил:

Янусик И.С.

Брест 2004г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26689. Генетика человака и методы изучения генетики человека 32.6 KB
  Биологический вид Homo sapiens составляет часть биосферы и прдукт ее эволюции. Человек подчиняеться законам наследственной изменчивости. Мы есть нечто иное как продукт наших генов
26691. Древние платформы 1.31 MB
  Однако Криворожские месторождения по запасам в десятки раз уступают Курским. Такого же типа протерозойские месторождения известны на Кольском полуострове Оленегорское Костамукшское. Магматические железорудные месторождения Енское Ковдорское Африканда Кольский полуостров снабжают сырьем Череповецкий металлургический комбинат. С корой выветривания гипербазитов связаны месторождения никеля и на Украинском щите.
26692. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛА В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ 122.51 KB
  Наблюдать временные диаграммы на входе и выходе нелинейного элемента в разных режимах работы; научиться измерять угол отсечки сигнала на выходе нелинейной цепи; исследовать преобразование спектра отклика нелинейного элемента в зависимости от его режима работы.
26693. Неогей 78 KB
  В течение обоих циклов в погружение вовлекались преимущественно северозападные и югозападные зоны Русской плиты которые либо простирались грубо параллельно СевероАтлантическому Грампианскому геосинклинальному поясу отделяясь от него Балтийским щитом обширная палеоБалтийская синеклиза либо примыкали к Средиземноморскому поясу ЛьвовскоКишиневский перикратонный прогиб. В кембрии осушилась его северовосточная часть район Мезенской синеклизы а на западе он распространился в пределы западной части Советской...
26694. Геологическая характеристика и палеогеографические условия осадконакопления отложений девона, карбона и перми Восточно-Европейской платформы. Полезные ископаемые 126 KB
  В пределах ВолгоУральской области с нижневизейскими песчаными толщами связаны месторождения нефти. Месторождения нефти и газа ВЕП связаны как с палеозойскими так и мезозойскими отложениями. Месторождения бурых углей находятся в Подмосковье где они приурочены к низам визейского яруса. В ВолгоУральской антеклизе с отложениями нижнего карбона связаны крупные месторождения углей.
26695. Сибирская платформа: границы и основные структурные элементы. Геологическое строение фундамента. Полезные ископаемые 109 KB
  Некоторая часть пород принадлежит к первичноосадочным компонентам продукты переотложения первичных кор выветривания. Оленёкский выступ представлен нижнепротерозойскими терригенными отложениями метаморфизированными смятыми в пологие складки. В отложениях архея много обломочного кварцевого и глиноземистого материала источник магматические породы кислого и среднего состава. Главные результаты: впервые вскрыт и детально изучен наиболее полный разрез триасовых и юрских отложений; опровергнуты представления о непрерывном уплотнении...
26696. Алтае-Саянская область: геологическое строение и история развития. Полезные ископаемые 81 KB
  АлтаеСаянская область: геологическое строение и история развития. АлтаеСаянская горная страна охватывает горные сооружения Восточного и Западного Саян Кузнецкого Алатау Горной Шорин и Горного Алтая. Восточный Саян сложная морфоструктура сформированная на древнейших образованиях АлтаеСаянского региона. Стратиграфия и тектоника Горные породы представлены комплексами скальных вулканогенных образований сосредоточенных в восточной части Алтае Саянского региона и нескальных осадочных несцементированных грунтов в составе которых по...
26697. Основные тектонические элементы северо-западной части Тихоокеанского подвижного пояса 387 KB
  Основные тектонические элементы северозападной части Тихоокеанского подвижного пояса. Формирование ОхотскоЧукотского вулканоплутонического пояса происходило в раннем мелупалеогене. С вулканитами тесно пространственно и генетически связаны интрузии гранитоидов и более основных пород занимающие до 20 площади пояса. СРЕДИЗЕМНОМОРСКИЙ ПОДВИЖНЫЙ ПОЯС В состав Средиземномосркого подвижного пояса в пределах бывшего Советского Союза входят складчатые сооружения Карпат Горного Крыма Большого и Малого Кавказа Копетдага так называемая...