Реферат Курсовая Конспект
Описание установки и метода измерения - Методические Указания, раздел Физика, Трудоемкость изучения дисциплины Физика по специальностям ОмГАУ нужна таблица!!! Специальности Крестообразный Маятник Представляет Собой Металлическую Ступи...
|
Крестообразный маятник представляет собой металлическую ступицу А, вращающуюся с помощью подшипника относительно вала Б, который расположен горизонтально и одним концом жестко вмонтирован в стену (рис. 7.1). На ступице укреплены радиально четыре спицы С, вдоль которых могут перемещаться массивные тела В, закрепленные на спицах с помощью винтов. К шкиву ступицы крепится нить, которая наматывается на него. К свободному концу нити подвешивается груз массой m, под действием которого нить испытывает натяжение F, благодаря чему действие груза передается на шкив. При падении груза крестовина начинает вращаться. Определение момента инерции F крестообразного маятника производят, пользуясь основным уравнением динамики вращательного движения твердого тела относительно закрепленной оси
. (7.1)
Рис. 7.1
Чтобы рассчитать момент инерции на основе уравнения (7.1), нужно знать момент силы относительно оси вращения М и угловое ускорение крестовины . Вращающий момент создается силой . Плечо этой силы относительно оси вращения равно радиусу шкива (рис. 7.1):
.
Силу F/ непосредственно мы найти не можем, но согласно третьему закону Ньютона она численно равна силе F, действующей со стороны нити на падающий груз. Груз движется поступательно под действием двух сил: силы тяжести и силы реакции нити F, равнодействующая этих сил сообщает грузу ускорение a. Запишем второй закон Ньютона для падающего тела:
,
откуда .
Неизвестным остается ускорение груза. Так как груз движется равноускоренно без начальной скорости, то высота падения груза
,
где t – время падения.
Величины h и t можно определить экспериментально и рассчитать ускорение .
Таким образом, вращающий момент равен
. (7.2)
Теперь нужно найти угловое ускорение крестовины. Груз, падая с ускорением a, увлекает за собой нить, намотанную на шкив, поэтому точки обода шкива будут иметь такое же линейное ускорение, как и падающий груз.
Используя связь линейного ускорения с угловым, находим
. (7.3)
Выражаем момент инерции из уравнений (7.1), (7.2), (7.3):
.
Диаметр шкива можно измерить штангенциркулем и выразить радиус как .
Итак, расчетная формула для момента инерции крестообразного маятника следующая:
. (7.4)
Данный метод действие сил трения не учитывает.
Задание 1. Определение момента инерции крестообразного маятника при двух положениях грузов (на концах спиц, сдвинуты к ступице)
1. Измерить штангенциркулем диаметр шкива.
2. Намотать на шкив нить. Пользуясь прямоугольным треугольником и шкалой, укрепленной на стене, задать высоту падения груза.
3. Измерить время падения груза, для чего одновременно отпустить груз и включить секундомер. В момент удара о пол секундомер выключить.
4. Повторить опыт пять раз для случаев 1.2. и 1.3.
5. Результаты измерений занести в табл. 7.1. и рассчитать моменты инерции, сравнить их, сделать вывод.
Таблица 7.1
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Данные методические указания разработаны по циклу МЕН по разделу Механика... Цель данных методических указаний помочь студентам выполнить лабораторные работы научить правильно определять...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Описание установки и метода измерения
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов