51022

Проверка независимости момента сил трения Мтр. от угловой скорости вращения блока

Лабораторная работа

Физика

Пусть мы измерили t1 движения груза массой m на заданном перемещении Н при радиусе намотке r1, а затем время t2 движения того же груза на том же перемещении при радиусе намотки r2. Положение грузов в обоих случаях не менялось. Тогда при постоянстве Мтр получим...

Русский

2014-02-04

114.5 KB

1 чел.

Задание№1. Проверка независимости момента сил трения Мтр. от угловой скорости вращения блока.

  1.  Добился безразличного равновесия блока с крестовиной, если нить с грузом не прикреплена к блоку. Закрепил грузы m' на указанном преподавателем расстоянии ρ=9 см. от оси. Для измерения времени исследования нужно проводить не менее 5 раз, поэтому Н0=47 см. ΔН= 1,5 см. Радиус диска равен r=r2=4,2 см. масса груза равна M=53 г.

Проведем необходимые измерения:

H=47

H=45,5

H=44

H=42,5

H=41

t1=3,820

t1=3,640

t1=3,589

t1=3,583

t1=3,499

t2=3,669

t2=3,650

t2=3,613

t2=3,588

t2=3,485

t3=3,753

t3=3,668

t3=3,604

t3=3,547

t3=3,479

tср=3,747

tср=3,652

tср=3,602

tср=3,572

tср=3,487

Δti=0,036

Δti=0,007

Δti=0,006

Δti=0,011

Δti=0,005

Если Мтр не зависит от угловой скорости вращения, то при различных Н правая часть формулы  постоянна и зависимость (t2) от Н должна быть линейной. Обозначим t2=y, , Н=х. Тогда y=k·x; , где суммирование производится по всем задаваемым Нi к измеренным ti. Отсюда k=29,64. Проведем на координатной плоскости (H, t2) эту наилучшую прямую.

Вычислим  где  – погрешность в определении величины  в i – м измерении. Поскольку ti определяется прямым образом, то Δti=. При использовании электронных измерителей времени с цифровой индексацией можно принять Δti разб≥Δti град и Δti отсч. Поэтому ΔtiΔti разб.

Тогда для величины  погрешность будет равна . Таким образом

. Найдем S, подставив необходимые значения. Получим S≈18,642.

Сравним величину S с табличным значением для , а затем найдем уровень значимости проверяемой гипотезы о независимости Mтр от угловой скорости вращения.

  1.  Оценка момента сил трения Мтр.

Пусть mmin – минимальная масса груза m, при которой система приходит в движение, т.е. при m<mmin система покоится. Тогда при а=0 получим  Mтр=mmin·g·r,   (1)

где r – радиус намотки на блоке с крестовиной.  При mmin=53 г. и r=r1=2,5 см получим

H=49

t1=9,255

t2=9,847

t3=9,833

tср=9,645

Δti=0,1599

Мтр найдем из формулы (1). Мтр=0,0129 Н·m.

Если mmin=53 г. и r=r2=4,2 см получим:

H=49

t1=4,242

t2=4,209

t3=4,260

tср=4,237

Δti=0,0122

Мтр найдем из формулы (1). Мтр=0,0218 Н·m.

Момент сил трения Мтр зависит от радиуса диска, на котором намотана нить. Чем больше радиус диска, тем больше Мтр.

  1.  Определение момента инерции ступенчатого блока с крестовиной и момента сил трения.

Пусть мы измерили t1 движения груза массой m на заданном перемещении Н при радиусе намотке r1, а затем время t2 движения того же груза на том же перемещении при радиусе намотки r2. Положение грузов в обоих случаях не менялось. Тогда при постоянстве Мтр получим:

Решая систему, находим.

Таким образом, для определения момента инерции и момента силы трения выполним следующие действия:

1. Пусть Н=49 см. и m=M=53 г.

2. Измерим несколько раз время движения груза при радиусе диска r=r1 и найдем среднее значение времени t1. Масса равна М=94 г.

H=49

r1=2,5

t1=6,415

t2=6,557

t3=6,424

tср=6,465

Δti=0,0376

3. Измерим несколько раз время движения груза при радиусе диска r=r2 и найдем среднее значение времени t2.

H=49

r2=4,2

t1=2,882

t2=3,011

t3=2,989

tср=2,961

Δti=0,0327

4. Найдем I и Мтр:

I=0,0099 кг·м2; Мтр=0,0088 кг·Н.

5. Измерим несколько раз время движения груза при радиусе диска r=r1, а затем при радиусе диска r=r2 и найдем среднее значение времени t1 и t2.Масса равна М=135 г.

H=49

r1=2,5

t1=5,066

t2=5,183

t3=4,941

tср=5,063

Δti=0,0573

H=49

r2=4,2

t1=2,573

t2=2,498

t3=2,509

tср=2,5217

Δti=0,086

I=0,0096 кг·м2; Мтр=0,0136 кг·Н.

6. Найдем погрешности ΔI и ΔМтр.

ΔI=0,0006 кг·м2; ΔМтр=0,0041 кг·Н.

  1.  Проверка аддигивности момента инерции.

Момент инерции I при наличии грузов на крестовине будет равен

Так как каждый груз является полым цилиндром длиной l, внешним радиусом R и внутренним R', то вместо предыдущей формулы можно записать:

Проверим эти формулы.

  1.  Момент инерции мы определили в предыдущем задании. Измерим ρ – расстояние от оси симметрии. ρ=9 см.
  2.  Сняв грузы с крестовины, посчитаем М0тр и I0.

М0тр=0,0130 кг·Н, I0=0,0031 кг·м2.

ΔМ0тр=0,0048 кг·Н, ΔI0=0,0002 кг·м2.

  1.  Сравним значения Мтр при наличии грузов на крестовине и значении М0тр, когда они отсутствуют.

3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69457. Разработка трехмерной графической модели проводящей системы сердца 2.04 MB
  В работе приводится подробное описание модели и использованного средства разработки. Это позволяет использовать работу в учебных целях, а также она может использоваться специалистами при моделировании как нормальных, так и патологических работах сердца.
69458. Духовная ситуация времени и правовая подготовка студента педагогического Вуза 55 KB
  Так в курсе Основы права в институтах народного хозяйства делался упор на уголовно-правовую ответственность хозяйственных работников в технических Вузах на соблюдении норм техники безопасности и т.
69459. Присоединение Прибалтики к России, Эстляндия и Лифляндия в составе России 33.5 KB
  Прибалтика состоящая из Эстляндии Курляндии и Лифляндии была как известно присоединена к России в ходе Северной войны 1700-1721 которую вела Россия со Швецией за выход к Балтийскому морю. В результате победы России по Ништадтскому мирному договору 1721 г.
69460. Присоединение Северного Кавказа к России. Кавказская война 25.5 KB
  С присоединением к России территорий Закавказья территория Северного Кавказа была как бы независимым анклавом внутри Российского государства. госств заставлял обезопасить свои тылы тем более что многие народы в надежде избавиться от притязаний Турок стремились...
69461. Продажа Аляски. Явный и скрытый механизм сделки 28 KB
  Явный и скрытый механизм сделки Причины продажи Аляски: 1 опасность применения силы со стны США в целях присоединения этой территории; 2 убыточность РАК; 3 желание сохранить дружественные отношения с США; 4 Опасность распространения республиканских идей...
69462. Лирика А. С. Пушкина: особенности мироотношения поэта, жанровая динамика 37.12 KB
  Лицейский период 1811-1817 осваивает жанры и стили. Ода, элегия, политические стихи, эпиграммы, пародии. Основной – жанр дружеского послания. – пограничный между прозой и поэзией. «К товарищам». Поэт - ленивец, отказывающийся от социальных обязанностей, свободный, профессиональный литератор.
69463. Рассказ в русской литературе 18.27 KB
  Человек испытывает универсальные чувства понятные всем. Все о чем пишет Казаков предельно просто: универсальные чувства страха обиды восторга отчаяния и др. Движение человека от жизни дневной к жизни ночной где дневная жизнь расценивается как инерция ночь же позволяет...
69464. Розанов. Легенда о Великом Инквизиторе 17.84 KB
  Религия нечто высокое и сделать ей возможно другого человека способность войти в ее миросозерцание высшая цель. Здесь надломленность человеческих сил неспособность их продолжать тот путь по который от скрытого начала к скрытому же концу ведет человека провидение.
69465. Сатира в литературе 1920-х годов 18.38 KB
  В 1920-ые годы возникла необходимость в так называемом «отдыхе». Человек на протяжении последних лет был погружен в атмосферу революций, гражданских войн – «кровавых» событий. Пьесы, которые ставились на сцене театра, имели «лечебное» воздействие; театр – это место, где собирается масса народа; происходящее на сцене...