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

14494. Интересы ЕС в ЛА. Саммиты ЕС-ЛА. Политика ЕС – как фактор интеграции в регионе 21.53 KB
  Интересы ЕС в ЛА. Саммиты ЕСЛА. Политика ЕС – как фактор интеграции в регионе. Ибероамериканские саммиты. Основы трансрегионального сотрудничества ЛКА и ЕС Интересы: Динамичное развитие региональных интеграционных процессов. Углубление политического диалога ...
14495. Международные программы развития Африки и роль стран ЕС в развитии региона 17.82 KB
  Международные программы развития Африки и роль стран ЕС в развитии региона В период формирования Европейского союза европейские страны имевшие бывшие колонии за пределами Европы стремились сохранить свои особые отношения с ними. Таким образом возникла идея ассоциа...
14496. Интересы и политика США в Африке 22.87 KB
  Интересы и политика США в Африке В последние годы ведущие державы мира уделяют повышенное внимание реализации своей политики в Африке. Наибольшую активность на континенте проявляют Соединенные Штаты стремясь к усилению здесь своего влияния и укреплению как военнопол...
14497. Статус ЕС в ведущих международных организациях 22.3 KB
  Статус ЕС в ведущих международных организациях ООН ЕС крупнейший финансовый спонсор системы ООН. Эти 27 фондов странчленов ЕС 38 регулярного бюджета ООН. ЕС участвует более чем в двух пятых операций ООН по поддержанию мира. Одна только Европейская комиссия вносит бол...
14498. Интересы ЕС на постсоветском пространстве. «Восточное партнерство» 21.08 KB
  Интересы ЕС на постсоветском пространстве. Восточное партнерство Отношения Евросоюза с государствами постсоветского пространства как некое целостное направление внешней политики начали формироваться в 2002–2004 гг. когда была разработана Европейская политика сосед...
14499. Подходы США к проблеме региональной безопасности в АТР 15.74 KB
  Подходы США к проблеме региональной безопасности в АТР АТР – АзиатскоТихоокеанский Регион Развитие права норм и механизмов регулирования международных отношений в АТР как и в других регионах мира связано с такими организациями как АСЕАН АТЭС АРФ Асеановский Рег...
14500. Политика ЕС и США по урегулированию ближневосточного конфликта 24.43 KB
  Политика ЕС и США по урегулированию ближневосточного конфликта Благодаря своим запасам нефти Ближний Восток является регионом где пересекаются интересы США и их традиционных европейских союзников. Установление стабильности в этом стратегически важном регионе остае
14501. Ядерный потенциал и фактор ядерного оружия во внешней политике США 18.82 KB
  Ядерный потенциал и фактор ядерного оружия во внешней политике США Ядерная политика является одной из основных составляющих политики в области безопасности. Сказать кто входит в ядерный клуб официально и законно обладающие ядерных оружием старые ядерные держав
14502. EU enlargement 35.5 KB
  EU enlargement The story of the European Union begins in 1951 with the formation of the European Coal and Steel Community. France Italy West Germany and 3 Benelux countries agreed to unify their coal and steel markets. The idea of being economically interdependent make a return to war in the words of French foreign minister Robert Shrooman materially impossible. The GDP of the 6 members rose steadily as the effect of the Community rules on the industrial production and trade began kick...