70753

Изучение зависимости момента инерции точечных тел от их расстояния до оси вращения с помощью крестообразного маятника Обербека

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Изучить основной закон динамики вращательного движения тел определить момент инерции ненагруженного маховика и проверить зависимость момент инерции нагруженного маховика от распределения его массы в пространстве относительно оси.

Русский

2014-10-26

147.5 KB

3 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

БЕЛАРУСЬ

Гомельский государственный технический университет

имени П.О.Сухого

Кафедра физики

Лабораторная работа № 1-5

Начало работы

                                                                                Выполнил студент гр. Э-13

                                                                Колесников П.М.

                                                                                 Принял преподаватель     

                                                           Проневич О.И.

г. Гомель, 2001

Лабораторная работа № 1-5

Изучение зависимости момента инерции точечных

тел от их расстояния до оси вращения с помощью

крестообразного маятника Обербека

Цель работы: Изучить основной закон динамики вращательного              движения тел, определить момент инерции ненагруженного маховика и проверить зависимость момент инерции нагруженного маховика от распределения его массы в пространстве относительно оси.

Приборы и принадлежности: маятник Обербека, инертные тела, линейка, весы, электронный секундомер.

Теоретическая часть:

  1.  Основной закон динамики для тела с закрепленной осью:

Если на тело с закрепленной осью действует момент сил относительно этой оси, то тело начнет вращаться с угловым ускорением, которое прямо пропорционально моменту внешних сил, и обратно пропорционально моменту инерции этого тела относительно заданной оси вращения:

  1.  Моментом инерции тела относительно точки О, расположенной на оси вращения, называют физическую скалярную величину, которая характеризует пространственное распределение массы тела относительно оси и является мерой инертности тела во вращательном движении относительно этой оси.

момент инерции любого тела равен сумме моментов инерции материальных точек, составляющих это тело:

вывод формул для нахождения моментов инерции тел постой геометрической формы:

  •  Стержень.                                                         

Дан стержень длинной :                                                

                                                                                               тогда объем элемента длинны  будет равен:  и может считаться математической точкой  с массой  . Момент инерции такой точки относительно оси вращения будет равен: , и момент инерции стержня можно найти интегрированием этого выражения от   до  :

 - Диск.

Объем выделенного кольца равен: , масса: , тогда . Момент инерции диска можно найти интегрированием выражения от 0 до R:

  •  Шар.

Тогда объем выделенного диска равен:  , масса: , т.к. по теореме Пифагора    и  момент инерции шара складывается из моментов инерции составляющих его дисков, то:

, т.к.  , то

  1.  Моментом силы относительно оси вращения называется векторное произведение радиус-вектора, проведенного от оси в точку положения силы на вектор силы.

 Моментом силы  относительно точки А называется векторное произведение радиус-вектора  , проведенного из точки А в точку приложения силы, на вектор силы :        

  1.  Теорема Штейнера:  Момент инерции тела относительно оси не проходящей через центр масс , равен моменту инерции для параллельной оси, проходящей через центр масс, плюс произведение массы тела на квадрат расстояния между параллельными осями:

Ход работы.

  1.  Записать в таблицу №1 значение t, измерения проделать не менее трех раз.
  2.  Навесить инерционные тела на расстояниях 0, 5, 10, 15 см. от оси вращения до центра тела и повторить измерения пункта №1.
  3.  По линейки измерить высоту, пройденную при ускоренном движении нижней точки груза h, диметр барабана 2x0, результат записать в таблицу №2.
  4.  Рассчитать все моменты инерции по формулам:  , и от каждого значения вычесть момент инерции маховика ,     .

Таблица №1           Таблица №2

R,м

t,с

Iэ,кг*м2

Iт,кг*м2

Измерения

1

 

 

1,185

 

 

h=

0,36

М

2

R=

0

1,145

0

0

X0=

0,044

М

3

1,106

 

 

м1=

0,072

Кг

среднее

 

 

1,145

 

 

м0=

0,15

Кг

1

 

 

1,865

 

 

I0=

0,002

Кг*м2

2

R=

0,05

1,851

0,004

0,002

3

1,846

 

 

среднее

 

 

1,854

 

 

1

 

 

2,686

 

 

2

R=

0,1

2,601

0,011

0,006

3

2,585

 

 

среднее

 

 

2,624

 

 

1

 

 

3,577

 

 

2

R=

0,15

3,525

0,021

0,014

3

3,411

 

 

среднее

 

 

3,504

 

 

 

5.     Построить графики:      и    .

Вывод:      Изучили основной закон динамики вращательного движения тел, определить момент инерции ненагруженного маховика и проверили зависимость момента инерции нагруженного маховика от распределения его массы в пространстве относительно оси.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83994. Прислівник. Узагальнення знань і вмінь з вивченої теми 64.5 KB
  Вчити правильно вживати у мовленні використовувати прислівники у самостійно складених текстах. Прислівники у реченні повязані з: А Іменниками; Б Прикметниками; В Дієсловами. У реченні прислівники виконують роль: А Головних членів; Б Другорядних членів.
83995. Форми давального і місцевого відмінків прикметників жіночого роду 45.5 KB
  Мета. Вчити дітей розрізняти в реченнях форми прикметників жіночого роду в давальному і місцевому відмінках правильно вимовляти і писати ці форми користуючись правилом; розвивати звязне висловлювання учнів; виховувати любов до рідної землі шанобливе ставлення до української мови.
83996. Власні і загальні іменники. Велика буква у власних іменниках 47.5 KB
  Мета: навчити дітей записувати географічні назви з великої літери; ознайомити учнів шляхом уявної подорожі з деякими країнами; розвивати навички правильного каліграфічного письма уміння складати повні відповіді на запитання; виховати бажання дізнаватись про щось нове...
83997. Закріплення і систематизація знань про граматичні ознаки дієслова 61.5 KB
  Удосконалювати вміння розпізнавати часові форми дієслова. Виробляти навички правопису особових закінчень дієслова. Що таке дієслово Як змінюється дієслово Які часи мають дієслова Як змінюються дієслова минулого часу Яким членом речення найчастіше дієслово виступає в реченні...
83998. Закріплення вивченого матеріалу про частини мови 57 KB
  Мета: Систематизувати і закріпити знання дітей про частини мови. Виховувати почуття любові до рідного краю до української мови. Тож і ми часу не гаймо Урок мови починаймо Девіз уроку: Мову рідну я вивчаю Її люблю не забуваю.
83999. Розвиток зв’язного мовлення. Твір-розповідь з елементами опису. Опис калини 105 KB
  Мета: формування в учнів навички вільного володіння рідною мовою, сприяти розширенню їх словникового запасу; розвивати зв’язне мовлення учнів, уміння порівнювати і зіставляти; розширити знання дітей про калину, як рослину-символ України;виховувати любов до рідного слова...
84000. Узагальнення вивченого про прислівник 44 KB
  Мета: вдосконалювати вміння розпізнавати прислівники в усному і писемному мовленні. Розвивати вміння використовувати прислівники у текстах визначати їх роль; розвивати здатність учнів до взаємодії мовне чуття мислення увагу пам’ять; виховувати самостійність старанність наполегливість...
84001. Колективне складання текстів різного типу про осінь 207 KB
  Учитель читає вірш: Лоскоче душу промінь золотавий Убравши пишно парки і ліси Йде краєм осінь Туман ранковий стелиться над ставом І лине сум прощальної краси. звучить тиха мелодія і на дошці розміщені ілюстрації осені в природі Скажіть хто створює цю красу Так осінь.
84002. Вживання прикметників у прямому і переносному значенні 39.5 KB
  Мета: Формувати вміння розрізняти прикметники вжиті в прямому і переносному значенні; закріплювати знання про прикметники Їхню роль у тексті; розвивати інтерес до усної народної творчості; збагачувати словниковий запас учнів; виховувати любов до рідної мови.