Визначення моменту інерції маятника Обербека
Дослідження основного закону динаміки обертового руху шляхом визначення моменту інерції маятника Обербека експериментальним та розрахунковим способом. Аналіз та визначення практичного значення моменту інерції. Порівняльний аналіз одержаних результатів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 09.07.2017 |
| Размер файла | 29,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Міністерство освіти України
Вінницький Національний Технічний Університет
Кафедра фізики
Лабораторна робота
На тему: Визначення моменту інерції маятника Обербека
Виконав: ст. 2ІС-06 Щепановський К.В.
Перевірив: викл. Мартинюк В.Д.
Вінниця 2006
Мета роботи:
Вивчення основного закону динаміки обертового руху шляхом визначення моменту інерції маятника Обербека експериментальним та розрахунковим способом.
Прилади і матеріали:
Маятник Обербека, комплект вантажів, штангенциркуль, електронний секундомір.
Принцип дії установки:
В даній роботі слід визначити момент інерції маятника Обербека, який являє собою хрестовину, що складається з чотирьох взаємно перпендикулярних стержнів. Вздовж них можуть переміщуватись вантажі однакової маси. На горизонтальній осі хрестовини є двоступінчастий диск, на який намотується нитка. Один її кінець прикріплений до диска, а на інший кінець підвішується вантаж. Під дією цього вантажу нитка розмотується і викликає обертовий рух хрестовини, який приблизно можна вважати рівно прискореним рухом.
динаміка обертовий рух інерція маятник
Порядок виконання роботи:
1. Встановити верхній кронштейн на вибраній висоті так, щоб вантаж при падінні проходив через середину робочого вікна фотоелектричного датчика.
2. Розмістити вантажі m1 на однаковій відстані від осі обертання.
3. Штангенциркулем заміряти радіуси двоступінчастого диска r1 та r2 .
4. Намотати нитку з вибраним числом вантажів m на диск радіусом r1 .
5. Встановити нижній край вантажів точно по рисці на корпусі верхнього фотоелектричного датчика.
6. Натиснути клавішу „Сеть” та переконатись, що усі датчики показують „Нуль”, в протилежному випадку натиснути клавішу „Сарос”.
7. З допомогою шкали визначити висоту падіння вантажів m.
8. Натиснути клавішу „Пуск”.
9. Записати час вантажів, виміряний мілісекундоміром.
10. Експеримент повторити 3-4 рази для однакового положення вантажів m1 при різних значеннях вантажу m для радіуса диска r1 , а потім повторити те ж саме для радіуса r2 .Всі дані занести в таблицю1.
Таблиця 1. Таблиця отриманих вимірів.
|
№ |
t, c |
h, м |
R, м |
m, кг |
I, кг*м2 |
Iсер, кг*м2 |
|
|
1 |
4.24 |
0.46 |
0.042 |
0.127 |
0.0427 |
0.0430 |
|
|
2 |
4.30 |
0.46 |
0.042 |
0.127 |
0.0439 |
||
|
3 |
4.22 |
0.46 |
0.042 |
0.127 |
0.0423 |
||
|
4 |
5.01 |
0.46 |
0.042 |
0.087 |
0.0409 |
||
|
7 |
8.27 |
0.46 |
0.021 |
0.127 |
0.0407 |
0.0399 |
|
|
8 |
8.19 |
0.46 |
0.021 |
0.127 |
0.0400 |
||
|
5 |
5.06 |
0.46 |
0.042 |
0.087 |
0.0417 |
0.0420 |
|
|
6 |
5.16 |
0.46 |
0.042 |
0.087 |
0.0434 |
||
|
9 |
8.08 |
0.46 |
0.021 |
0.127 |
0.0389 |
0.0415 |
|
|
10 |
10.26 |
0.46 |
0.021 |
0.087 |
0.0430 |
||
|
11 |
9.77 |
0.46 |
0.021 |
0.087 |
0.0390 |
||
|
12 |
10.21 |
0.46 |
0.021 |
0.087 |
0.0426 |
11. Для визначення моменту інерції маятника Обербека теоретичним шляхом, необхідно заміряти довжину стержня хрестовини l, записати масу вантажів m1 та заміряти їх довжину l0 .
12. Заміряти діаметр стержня хрестовини D і віддаль вантажів від осі обертання R0 Всі дані занести в таблицю 2.
Заповнимо таблицю:
|
L, м |
D, м |
m1, кг |
L0, м |
m2 кг |
R, м |
R0, м |
|
|
0,249 |
0,005 |
0,200 |
0,019 |
0,0381 |
0,2395 |
0,23 |
де m2 - маса стержня, яку можна знайти за формулою :
- густина матеріалу стержнів,
R - віддаль від осі обертання до центрів мас вантажів.
Обробка результатів експерименту та їх аналіз:
1. За формулою вирахувати момент інерції маятника Обербека для різних радіусів диска та вантажів m.
2. Визначити абсолютну і відносну похибки експерименту.
3. За формулою визначити теоретичний момент інерції маятника Обербека .
4. Порівняти результати, одержані експериментальним та теоретичним шляхом. Зробити відповідні висновки.
Визначимо практичне значення моменту інерції:
Маємо основну формулу для проведення обрахунків:
.
Розраховуємо для кожного із дванадцяти випадків момент інерції:
1) ,
2) ,
3) ,
4) ,
5) ,
6) ,
7) ,
8) ,
9) ,
10) ,
11) ,
12) .
Підрахуємо середні значення для чотирьох окремих випадків:
1) ,
2) ,
3) ,
4) .
Підрахуємо похибки по формульним значенням:
, , .
,
.
Отож, практичне значення моменту імпульсу:
, .
Підрахуємо теоретичне значення моменту інерції:
,
,
.
Отож, теоретичне значення моменту інерції: .
Висновок:
отже, я вивчив основний закон динаміки обертового руху шляхом визначення моменту інерції маятника Обербека експериментальним та розрахунковим способом. Для визначення моменту інерції, я використав формулу Штейнера.
Контрольні запитання:
1. Тверде тіло як система матеріальних точок. Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі.
2. Основне рівняння динаміки обертового руху твердого тіла. Момент інерції, момент сили, момент імпульсу.
3. Кінетична енергія тіла, що обертається.
4. Закони збереження енергії та моменту імпульсу.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование момента инерции системы физических тел с помощью маятника Обербека. Скорость падения физического тела. Направление вектора вращения крестовины маятника Обербека. Момент инерции крестовины с грузами. Значения абсолютных погрешностей.
доклад [23,1 K], добавлен 20.09.2011Використання фізичного маятника з нерухомою віссю обертання античними будівельниками. Принцип дії фізичного маятника. Пошук обертаючого моменту. Період коливань фізичного маятника та їх гармонійність. Диференціальне рівняння руху фізичного маятника.
реферат [81,9 K], добавлен 29.04.2010Неінерціальна система відліку (НІСВ). Сила інерції в неінерціальних системах відліку, що рухаються прямолінійно. Принцип еквівалентності. Рівняння відносного руху. НІСВ, що равномірно обертається навколо вісі. Коріолісова сила інерції. Теорема Коріоліса.
лекция [318,4 K], добавлен 21.09.2008Фізична сутність консервативних і неконсервативних сил в макроскопічній механіці. Обчислення роботи сили тяжіння. Природа гіроскопічних сил. Наслідки дії Коріолісової сили інерції. Модель деформації жорсткої штанги. Прецесійний рух осі гіроскопа.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.09.2012Закон збереження імпульсу, робота сили та потужність. Кінетична та потенціальна енергія, закон збереження механічної енергії. Елементи кінематики обертового руху та його динаміка. Моменти сили, інерції, імпульсу. Поняття про гіроскопічний ефект.
курс лекций [837,7 K], добавлен 23.01.2010Явище інерції і фізиці. Інертність як властивість тіла, від якої залежить зміна його швидкості при взаємодії з іншими тілами. Поняття гальмівного шляху автомобіля. Визначення Галілео Галілеєм руху тіла у випадку, коли на нього не діють інші тіла.
презентация [4,0 M], добавлен 04.11.2013Особенности колебаний, имеющих физическую природу. Характеристика схемы пружинного маятника. Исследование колебаний физических маятников. Волновой фронт как геометрическое место точек, до которых доходят колебания к рассматриваемому моменту времени.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013Механика твёрдого тела, динамика поступательного и вращательного движения. Определение момента инерции тела с помощью маятника Обербека. Сущность кинематики и динамики колебательного движения. Зависимость углового ускорения от момента внешней силы.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 28.01.2010Експериментальна перевірка законів кінематики й динаміки поступального руху. Головне призначення та функції машини Атвуда. Виведення формули для шляху при довільному русі. Визначення натягу нитки при рівноприскореному русі. Розрахунки маси і ваги тіла.
лабораторная работа [71,6 K], добавлен 29.09.2011Проверка основного закона динамики вращательного движения и определение момента инерции динамическим методом. Законы сохранения импульса и механической энергии на примере ударного взаимодействия двух шаров. Вращательное движение на приборе Обербека.
лабораторная работа [87,7 K], добавлен 25.01.2011Визначення кінетичної та потенціальної енергії точки. Вирішення рівняння коливання математичного маятника. Визначення сили світла прожектора, відстані предмета і зображення від лінзи. Вираження енергії розсіяного фотона, а також швидкості протона.
контрольная работа [299,7 K], добавлен 22.04.2015Изучение законов колебательного движения на примере физического маятника. Определение механических, электромагнитных и электромеханических колебательных процессов. Уравнение классического гармонического осциллятора и длины математического маятника.
контрольная работа [44,6 K], добавлен 25.12.2010Розрахунок на мінімум розхідного матеріалу заданої мережі, розробка її схеми, визначення моменту навантаження на кожній ділянці схеми. Вибір стандартної величини перерізу кабелю головної ділянки. Розрахунок фактичних утрат напруги, перевірка перерізів.
практическая работа [121,4 K], добавлен 26.06.2010Отримання експериментальним шляхом кривих нагріву машини. Визначення допустимої теплової потужності двигуна, що працює у протяжному режимі. Корисна потужність, втрати при номінальному навантаженні. Номінальна та уточнена номінальна потужність двигуна.
лабораторная работа [144,6 K], добавлен 28.08.2015Оборудование и измерительные приборы, определение периода колебаний физического маятника при помощи метода прямых и косвенных измерений с учетом погрешности. Алгоритм оценки его коэффициента затухания. Особенности вычисления момента инерции для маятника.
лабораторная работа [47,5 K], добавлен 06.04.2014Анализ уравнения движения математического маятника. Постановка прямого вычислительного эксперимента. Применение теории размерностей для поиска аналитического вида функции. Разработка программы с целью нахождения периода колебаний математического маятника.
реферат [125,4 K], добавлен 24.08.2015Визначення порів елементів схеми заміщення та струму трифазного короткого замикання. Перетворення схеми заміщення. Побудова векторних діаграм струмів та напруг для початкового моменту часу несиметричного короткого замикання на шинах заданої підстанції.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.10.2012Види симетрії: геометрична та динамічна. Розкриття сутності, властивостей законів збереження та їх ролі у сучасній механіці. Вивчення законів збереження імпульсу, моменту кількості руху та енергії; дослідження їх зв'язку з симетрією простору і часу.
курсовая работа [231,7 K], добавлен 24.09.2014Математичний маятник та матеріальна точка. Перевірка справедливості формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги. Механічні гармонічні коливання та умови їх виникнення.
лабораторная работа [89,0 K], добавлен 20.09.2008Законы изменения и сохранения момента импульса и полной механической энергии системы. Измерение скорости пули с помощью баллистического маятника. Период колебаний физического маятника. Расчет погрешности прямых и косвенных измерений и вычислений.
лабораторная работа [39,7 K], добавлен 25.03.2013
