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

76936. Надпочечники. Происхождение и развитие гландула супрареналис 180.63 KB
  Из него развивается интерреналовая ткань которая дифференцируется в корковое вещество и добавочные надпочечники. В связи с тем что корковое вещество и гонады развиваются из общего источника мочеполовая складка между ними сохраняется структурная близость и функциональная взаимосвязь проявляющаяся выработкой половых гормонов в сетчатой зоне коры надпочечников. Под капсулой располагается корковое вещество состоящее из: клубочковой зоны вырабатывающей гормоны минералокортикоиды: альдостерон кортикостерон дезоксикортикостерон...
76937. Сосуды малого круга 180.57 KB
  Внутри легких артерии ветвятся также как и бронхи пока не возникает вокруг легочного ацинуса микрососудистое русло из которого путем последовательного слияния венул интраорганных вен возникают крупные легочные вены. В воротах легких на одну легочную артерию приходится две легочные вены: верхняя и нижняя. Легочные вены всего четыре пройдя через перикард вливаются в левое предсердие где и заканчивается малый круг.
76938. Аорта и ее отделы. Ветви дуги аорты и ее грудного отдела (париетальные и висцеральные) 183.06 KB
  Ветви дуги аорты и ее грудного отдела париетальные и висцеральные. Она начинается из левого желудочка восходящей частью аорта асценденс переходящей в дугу аркус а далее – в нисходящую часть аорта десценденс которая на уровне IVV поясничных позвонков делится бифуркация аорты на правую и левую общие подвздошные артерии. Луковица возникает изза того что аортальные синусы: правый левый задний как бы выпирают стенку аорты кнаружи в поперечнике она имеет 253 см. Аортальные синусы 3 вместе с полулунными заслонками 3 образуют...
76939. Париетальные и висцеральные (парные и непарные) ветви брюшной аорты. Особенности их ветвления и анастомозы 183.28 KB
  Брюшная аорта лежит за брюшиной вдоль передней и левой поверхности поясничного позвоночника повторяя его изгиб кпереди лордоз и разделяясь на уровне IVV позвонков на общие подвздошные артерии: правую и левую. Париетальные ветви брюшной аорты парные правые и левые: нижние диафрагмальные артерии с верхними надпочечниковыми ветвями 124 с началом на уровне аортальной щели диафрагмы; поясничные артерии с дорсальными спинными кожномышечными и спинномозговыми ветвями. Париетальные ветви анастомозируют между собой в задней брюшной...
76940. Подвздошные артерии 182.17 KB
  Общая подвздошная артерия ( a. iliaca communis): правая и левая - магистральные артерии с диаметром в 1,1-1,2 см - начинаются на уровне IV-V поясничных позвонков (бифуркация аорты), направляются в малый таз, боковых ветвей не имеют и на уровне крестцово-подвздошных суставов разделяются на внутреннюю и наружную подвздошные артерии: правые и левые.
76944. Понятие и система субъектов административного права. Административная правосубъектность 27.29 KB
  Понятие и система субъектов административного права. Субъект административного права лицо или организация которые в соответствии с действующим законодательством РФ могут быть участниками сторонами регулируемых административных управленческих общественных отношений. Главное что объединяет многообразные субъекты административного права это административная правоспособность. Субъекты административного права могут быть индивидуальными и коллективными.