90265

Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла

Лабораторная работа

Физика

Изучение маятника Максвелла и определение с его помощью момента инерции твердых тел. Физические явления лежащие в основе эксперемента В основе эксперимента лежат такие физические явления как явление всемирного тяготения опускание маятника поступательное движение маятника явление возникновения...

Русский

2015-06-01

285 KB

0 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра общей и технической физики

Лабораторная работа №7

«Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла»

По дисциплине:                                 Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Выполнил: студент  гр. ДГ-13-2          ________                 /Евсенкова А.О./ 

                                                         

Проверил:   аспирант                            ________               /Виноградова А.А./ 

                                (должность)                                                  (подпись)                                       (Ф.И.О.)                     

Санкт-Петербург

2015

Цель работы - изучение маятника Максвелла и определение с его помощью момента инерции твердых тел.

Краткое теоретическое обоснование.

  1.  Физические явления лежащие в основе эксперемента

В основе эксперимента лежат такие физические явления, как явление всемирного тяготения (опускание маятника, поступательное движение маятника), явление возникновения момента инерции при вращательном движении маятника.

  1.  Основные физические законы.

Закон сохранения энергии

Момент инерции твердого тела в данной работе рассчитывается по формуле выведенной на основе закона сохранения энергии.

E = En = mgh - полная энергия маятника в начальном положении (при закреплении его на верхнем кронштейне), численно равная его потенциальной энергии.

E = Eк = Eкn + Eквр = 0,5mv2 + 0,5Jw2 - полная энергия маятника в нижней точке движения, равная сумме кинетических энергий поступательного и вращательного движений.

  1.  Физические величины и их определения.

Момент инерции системы

Величина  , равная сумме произведений масс  всех материальных точек, образующих механическую систему, на квадраты их расстояний от данной оси, называется моментом инерции системы относительно этой оси:

Таким образом, момент импульса тела относительно осиравен

где - момент инерции тела относительно оси вращения .

,

где проекция вектора углового ускорения  на ось вращения , а  это проекция момента сил на ось вращения (в нашем случае ось OZ).

Из последней формулы видно, что обратно пропорционально моменту инерции

Следовательно, момент инерции тела относительно оси является мерой инертности тела в его вращении вокруг этой оси.

Схема установки.

1. Основание установки.

7. Подвижный нижний кронштейн.

2. Электронный секундомер.

8. Колонка.

3. Фотоэлектрический датчик.

9. Верхний кронштейн, прикрепленный неподвижно к колонке X

4. Нити.

10. Электромагнит.

5. Диск маятника.

11.Фотоэлектрический датчик.

6. Ось маятника.

12. Сменные кольца.

Расчетные формулы.

J - момент инерции; кгм2

    J =,кг*м2 ,где                                        

m - масса маятника; кг

г - радиус оси маятника; м

g - ускорение свободного падения; 10м/с2

t - время падения маятника: с

h - длина маятника; м

Jт= Jо + Jд + Jк

Jо=mоRо2/2

Jk=mк(Rk2+Rд2)/2

Jд=mд(Rд2+ Rо2)/2

Jо -момент инерции оси маятника

Jк - момент инерции кольца

Jд - момент инерции диска

Rк и Rд- радиусы диска и кольца

Формула для вычисления косвенных измерений

Средняя квадратичная погрешность:

Таблицы для записи результатов измерений

№опыта 

Кольцо № 1

м

h

С

с

кг

кг

м

м

м

м

1

2.165

2.102

0.263

0.397

0.0525

2

2.084

2.102

0.263

0.397

0.0525

3

2.086

2.102

0.263

0.397

0.0525

4

2.113

2.102

0.263

0.397

0.0525

5

2.107

2.102

0.263

0.397

0.0525

6

2.111

2.102

0.263

0.397

0.0525

7

2.075

2.102

0.263

0.397

0.0525

8

2.101

2.102

0.263

0.397

0.0525

9

2.086

2.102

0.263

0.397

0.0525

10

2.098

2.102

0.263

0.397

0.0525

№опыта 

Кольцо № 2

м

h

с

с

кг

кг

м

м

м

м

1

2.281

2.209

0.3945

0.397

0.0525

2

2.229

2.209

0.3945

0.397

0.0525

3

2.258

2.209

0.3945

0.397

0.0525

4

2.279

2.209

0.3945

0.397

0.0525

5

2.182

2.209

0.3945

0.397

0.0525

6

2.164

2.209

0.3945

0.397

0.0525

7

2.172

2.209

0.3945

0.397

0.0525

8

2.174

2.209

0.3945

0.397

0.0525

9

2.177

2.209

0.3945

0.397

0.0525

10

2.175

2.209

0.3945

0.397

0.0525

№опыта 

Кольцо № 3

м

h

с

с

кг

кг

м

м

м

м

1

2.183

2.219

0.5245

0.397

0.0525

2

2.223

2.219

0.5245

0.397

0.0525

3

2.275

2.219

0.5245

0.397

0.0525

4

2.195

2.219

0.5245

0.397

0.0525

5

2.252

2.219

0.5245

0.397

0.0525

6

2.234

2.219

0.5245

0.397

0.0525

7

2.233

2.219

0.5245

0.397

0.0525

8

2.231

2.219

0.5245

0.397

0.0525

9

2.192

2.219

0.5245

0.397

0.0525

10

2.172

2.219

0.5245

0.397

0.0525

1 кольцо

 

2 кольцо

 

3 кольцо

 

Расчет погрешностей эксперимента.

Результат.

  

Вывод: проделав данную лабораторную работу мною было изучено строение маятника Максвелла, в результате опытов было найдено три значения момента инерции для сменных колец различной массы, т.е. для различных масс маятника Максвелла. Из результатов опыта видно, что с увеличением массы маятника увеличивается и момент инерции.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73934. Антикризове фінансове управління підприємством. Сутність та основні елементи антикризового фінансового управління 291 KB
  Сутність та основні елементи антикризового фінансового управління Необхідність оволодіння основами антикризового фінансового управління зумовлена тим що в умовах ринкової економіки підприємства здійснюють свою фінансовогосподарську діяльність перебуваючи під постійним впливом несприятливих внутрішніх та зовнішніх чинників які можуть призвести до фінансової кризи та банкрутства. Для нейтралізації кризових явищ підприємства переводяться на спеціальний режим антикризового управління із застосуванням специфічних методів та прийомів управління...
73935. ТЕОРЕТИЧНİ ТА ОРГАНİЗАЦİЙНİ ОСНОВИ ФİНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ 128 KB
  Фінансовий менеджмент ґрунтується на системі принципів засобів та форм організації грошових відносин підприємства спрямованих на управління його фінансовогосподарською діяльністю. Складовими фінансового менеджменту є...
73936. СИСТЕМА ЗАБЕЗЕЧЕННЯ ФİНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ 107.5 KB
  Система організаційного забезпечення фінансового менеджменту являє собою взаємозвязану сукупність внутрішніх структурних служб і підрозділів підприємства які забезпечують розроблення і прийняття управлінських рішень з окремих напрямів його фінансової діяльності і несуть відповідальність за результати цих рішень. İєрархічний принцип побудови фінансових служб управління підприємством Фінансова служба управління підприємством у цілому Фінансові служби управління структурними одиницями підприємства відділами цехами службами Фінансові служби...
73937. УПРАВЛİННЯ ГРОШОВИМИ ПОТОКАМИ 189.5 KB
  Поняття грошового потоку Грошовий потік можна визначити як сукупність послідовно розподілених у часі подій які повязані із відособленим та логічно завершеним фактом зміни власника грошових коштів у звязку з виконанням договірних зобовязань між економічними агентами субєктами господарювання державою домогосподарствами міжнародними організаціями...
73938. М.С. Грушевський - видатний український діяч 298 KB
  Формування особистості М.С. Грушевського. Формування політичних поглядів і переконань на різних етапах життя М.С. Грушевського. Повернення в Україну. На чолі Центральної Ради. Ідея соціалістичного федералізму. Брестська трагедія. Зрілість. Останні роки життя...
73939. Имидж как средство повышения конкурентоспособности предприятия 3.55 MB
  Имидж предприятия (организации) и принципы его формирования в современных условиях. Формирование внутреннего имиджа предприятия и его взаимосвязь с мотивацией трудовой деятельности. Формирование имиджа ОАО «Автокомбинат 1». Основные направления повышения конкурентоспособности транспортных услуг
73940. УПРАВЛİННЯ АКТИВАМИ 98.5 KB
  Розглядаючи наведену формулу необхідно визначити період який потрібен для перетворення виробничих запасів дебіторської і кредиторської заборгованості в готівку.з середній період обороту дебіторської заборгованості...
73941. Фінансовий аналіз діяльності ПрАТ ЧШФ Елегант 1.2 MB
  Джерела інформації та форми документації. Капітал підприємства, показники його стану, динаміки та використання. Економічна сутність і класифікація капіталу підприємства. Показники стану капіталу підприємства. Капітал підприємства ПрАТ ЧШФ «Елегант». Фінансовий аналіз діяльності ПрАТ ЧШФ «Елегант». Аналіз структури балансу, складу майна та джерел його формування. Аналіз ліквідності ПрАТ ЧШФ «Елегант»
73942. УПРАВЛIННЯ IНВЕСТИЦIЯМИ 151.5 KB
  Економічна сутність інвестицій та їх класифікація Ефективне управління інвестиціями обумовлює необхідність: зясування сутності інвестицій та можливості їх реалізації в різних формах; розробки і реалізації інвестиційної стратегії як головної мети інвестиційної діяльності; урахування класифікації інвестицій; вибору та оцінки ефективності інвестиційних проектів підприємств; забезпечення оптимального співвідношення джерел фінансування в реальних капітальних інвестицій; оцінювання ефективності фінансових інвестицій та формування оптимального...