рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Первый способ проверки закона.

Первый способ проверки закона. - раздел Механика, ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА.. 24 Описание Установки. На Вертикальной Оси Oo’ Прибора Жестко Закр...

Описание установки. На вертикальной оси OO’ прибора жестко закреплен блок Б1 (см. рис 7), который можно привести в движение (вращение) с помощью намотанного на него шнура и груза m. На этой же оси закреплен стержень с массивными грузами m1 и m2, положение которых относительно оси можно изменять по желанию. Второй блок Б2, расположенный горизонтально, служит для изменения направления действующей силы. Путь H1, пройденный грузом m, можно измерять с помощью вертикальной шкалы. Установка снабжена тормозом Т. Описанное устройство называется инерционным маятником. Его параметры имеют следующие значения: m1=m2=(0.431±0.001)кг; P=mg=(1.506±0.005) H; lст=(0.510±0.005)м; mст=(0.111± 0.001) кг; r=(10-2± 5·10-5) м.

Описание эксперимента. Экспериментальная проверка основного закона динамики для вращающегося тела заключается в том, чтобы из экспериментальных данных определить независимо друг от друга величины M, I и i и сравнить полученное значение момента силы M со значением произведения I·i.

1. Определение углового ускорения вращающегося стрежня

с грузами

Пусть груз m опускается с высоты H1, ускоренно раскручивая при этом стержень с грузами. Угловое ускорение стержня можно определить из формулы, связывающей угловое и линейное ускорения:

, (1)

где a — линейное ускорение, с которым падает груз m и, следовательно, движется любая точка нити, сматывающейся с блока Б1; r — радиус блока Б1.

 

Линейное ускорение a можно найти из уравнения

, (2)

где H1 — высота, на которую опустился груз m за время падения; t — время падения груза. Из этой формулы получаем:

, (3)

Подставляя (3) в (1), получаем формулу для расчета углового ускорения:

, (4)

2. Определение момента инерции стержня с грузами

Момент инерции стержня с грузами складывается из момента инерции грузов m1 и m2 и момента инерции стержня:

. (5)

Моментом инерции легких блоков Б1 и Б2, ввиду их малости, можно пренебречь.

3. Определение момента силы, вызывающей раскручивание
стержня с грузами

На груз m при падении действуют две силы (см. рис. 8) — сила тяжести и сила натяжения нити . Под действием этих сил груз движется с ускорением a, существенно меньшим ускорения свободного падения:

На блок Б1 действуют силы натяжения нити и сопротивления . Их равнодействующая равна . Так как радиус блока является плечом силы, момент силы, вызывающей раскручивание, равен:

Можно принять , так как ускорение a мало.

Сила сопротивления находится на основании закона сохранения энергии. Падая с высоты H1, груз, после достижения наинизшего положения, поднимается на высоту H2. Часть потенциальной энергии mg(H1-H2) переходит при этом в работу против сил сопротивления при раскручивании и закручивании нити на блок Б1:

Отсюда

,

Тогда

и

(6)

Определив M, I и i, можно сравнить величину момента силы M с величиной произведения I·i.

Рекомендуется проводить эксперименты при максимально возможной высоте падения груза H1 и при двух расстояниях от центров грузов m1 и m2 до оси вращения (R1 = 20 см и R2 = 10 см).

 

Порядок выполнения работы

1. Поставить грузы m1 и m2 так, чтобы расстояние от их центров до оси вращения было равно 20 см. Грузы должны быть надежно закреплены с помощью винтов. Измерить высоту падения (H1) груза m.

2. Установить верхний край груза m напротив деления 0 на шкале.

3. Открыть тормоз, одновременно включив секундомер.

4. Измерить время падения груза t, выключив секундомер в тот момент, когда груз опустится на всю длину нити.

5. Отметить деление шкалы, напротив которого остановится верхний край груза m при его подъеме вверх. Вычитая номер этого деления из H1, найти высоту H2, на которую поднялся груз m.

6. Опыт повторить пять раз при расстоянии до оси вращения R1 = 20 см и еще пять раз — при R1 = 10 см. Полученные результаты для H1, t и H2 занести в таблицу 1. Вычислить приближенные значения величин и абсолютные погрешности.

7. Вычислить величины i, I и M для R1 = 20 см и R1 = 10 см по формулам (4), (5), (6) соответственно, используя приближенные значения величин из таблицы 1. Полученные результаты занести в таблицу 2. Все расчеты проводить в системе СИ с точностью до трех значащих цифр.

8. Найти абсолютные и относительные погрешности для M и произведения (I·i) по формулам:

,

где

;

 

,

где

,

 

принимая ΔI = 0,001 кг∙м2; ΔH1=ΔH2=5·10-3 м; ΔP=5·10-3 Н; Δr=5·10-5 м.

Расчеты провести один раз для случая R1 или R2.

9. Записать окончательный результат в виде:

Моп = М + ΔМ

(I∙i)оп = I∙i ± Δ (I∙i)

10. Сравнить доверительные интервалы, в которых лежат M и I·i, отложив эти интервалы на числовой оси. Если доверительные интервалы перекрываются, т.е. разность значений M и I·i по абсолютной величине меньше полусуммы доверительных интервалов, значения M и I·i совпадают в пределах погрешностей и закон подтверждается.

Таблица 1

Результаты измерений

№ п/п H1 R1 = 0,2 м R2 = 0,1 м
t, с H2, м t, с H2, м
         
         
         
         
         
Приближенное значение          
Абсолютная погрешность          

 


 

Таблица 2

Результаты вычислений

  i I I·i M
R1 = 20 см        
R2= 10 см        

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА.. 24

Содержание... Часть I Механика... ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ТЕЛА...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Первый способ проверки закона.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Второй способ проверки закона
Описание установки (см. рис.7 ) На вертикальной оси ОО’ прибора укреплен блок Б1 диа

Получим формулу для расчета скорости звука в данной работе. Скорость волны связана с длиной бегущей волны λ и с частотой ν соотношением
υ = λν. (12) Из формулы (11) следует, что λ = 2λст, тогда υ = 2λстν. (13) По формуле (

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги