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

2 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

4736. Системы автоматической посадки самолетов для XXI века 60 KB
  Системы автоматической посадки самолетов для XXI века Катастрофа в августе 1997 года. самолета Boeing-747, выполнявшего заход на посадку по неточной системе посадки (non-precision) ночью в сложных метеоусловиях на ВПП 06L международного аэропорта...
4737. Основы технологии производства установок ЛА 8.68 MB
  Основы технологии производства установок ЛА. Основные понятия и определения. Процесс изготовления изделия проходит много этапов, начиная с добычи руды (продукт природы) и превращения её на металлургических предприятиях в металл или по...
4738. Конденсаційні установки. Замкненість пароводяного циклу ТЕС та АЕС 1.09 MB
  Конденсаційні установки Замкненість пароводяного циклу ТЕС та АЕС досягається конденсацією відпрацьованої пари у конденсаційній установці (конденсаторі). Цей процес відбувається при постійному тискові завдяки передачі тепла конденсації пари во...
4739. Применение уравнения Шредингера 120.5 KB
  Применение уравнения Шредингера Частица в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Пусть в одномерном пространстве создано силовое поле, потенциальная энергия которого бесконечна везде, кроме области...
4740. Развитие и деловая оценка персонала на примере ФГУП Институт реакторных материалов 663.5 KB
  Введение Жизнестойкость, конкурентоспособность национальной экономики напрямую зависят от того, насколько образованы и подготовлены к профессиональной деятельности работники, насколько эффективно используются их знания и навыки, как отлажен механизм...
4741. Расчёт эксплуатационных свойств автомобиля 512 KB
  Введение Тяговый расчет автомобиля производится с целью определения его тяговых и динамических качеств. Тяговый расчет подразделяется на: тяговый расчет проектируемой машины поверочный тяговый расчет, производимый для существующей машины. Поверочны...
4742. Проектирование коробки скоростей станка 16К20 559.5 KB
  Проектирование коробки скоростей станка 16К20 Общая характеристика станка Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: нарезания правой и левой метрической, дюймовой, одно и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом н...
4743. Холодильник рыбный в г. Волгоград емкостью 4000 т 350.5 KB
  Задание на проектирование. Тип холодильника – рыбный. Место строительства – город Волгоград. Условная емкость – 4000 т. Холодильный агент – R 717 (аммиак). Технологическое оборудование: Скороморозильный аппарат 20 т всут. Система ...
4744. Реконструкция пятиэтажного двухсекционного жилого дома серии 1-447 С-39 481.5 KB
  Введение В курсовом проекте представлена реконструкция пятиэтажного двухсекционного жилого дома серии 1-447 С-39 массового строительства периода 60-х годов прошлого столетия. В виду того, что с момента постройки здания прошло уже порядка 45-50...