Группа СК-13
Лабораторная работа №4
Изучение законов вращательного движения при помощи маятника Обербека.
Выполнил: Курдюков Е.А.
Проверил: Пшеницин В. И.
4.03.2010
1. Цель работы: анализ основного уравнения вращательного движения.
2. Основные понятия и закономерности:
Основное уравнение вращательного движения тела относительно неподвижной оси вращения имеет вид:
Где М – сумма проекций на ось вращения моментов всех внешних сил, действующих на тело, ω – его угловая скорость, J – момент инерции тела относительно данной оси. Для однородного твердого тела момент инерции представляет собой постоянную величину. Поэтому уравнение можно записать в виде:
Момент инерции J играет во вращательном движении ту же роль, что и масса m тела в его поступательном движении, момент инерции отражает инертность тела в его вращательном движении. Чем больше J тем труднее заставить вращающееся тело изменить угловую скорость ω.
3. Идея метода измерений и суть предлагаемой методики:
Основное уравнение вращательного движения удобно исследовать с помощью маятника Обербека.
На нити подвешивается груз массы m, натягивающий нить. Если натяжение нити равно Т, то момент сил, действующий на маятник, равен:
Величина Т определяется следующим образом. При вращении маятника, груз начинает опускаться с ускорением а. Уравнение движения опускающегося груза выглядит следующим образом:
Следовательно:
Соответственно, момент внешних сил, приложенных к маятнику, равен:
Ускорение а можно вычислить, измерив время τ падения груза с известной высоты h. Падение груза является равноускоренным, поэтому для движения груза справедливо уравнение:
4. Таблицы экспериментальных данных и результаты расчетов.
Таблица №1
h | R | m | T | a | ε | M |
100 | | 54,2 | 8.4 | 0.028 | 0.93 | 0.015 |
100 | | 100.2 | 5.7 | 0.061 | 2.03 | 0.03 |
100 | | 146.2 | 4.5 | 0.098 | 3.26 | 0.04 |
100 | | 54,2 | 21.3 | 0.004 | 0.25 | 0.008 |
100 | | 100.2 | 11.5 | 0.015 | 0.93 | 0.015 |
100 | | 146.2 | 8.9 | 0.025 | 1.56 | 0.02 |
Расчет плотности материала в СИ:
6. Графики:
Вопросы к лабораторной работе:
1.Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.
Ответ: произведение момента инерции тела на его угловое ускорение равно суммарному моменту внешних сил, действующих на тело. Моменты сил и инерции берутся относительно оси, вокруг которой происходит вращение.
2.дайте определение момента силы, приложенной к телу и момента импульса вращающегося тела. Как направлены векторы этих величин по отношению к оси вращения тела?
Ответ: момент силы - векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.
Моментом импульса вращающегося тела называют физическую величину, равную произведению момента инерции тела I на угловую скорость ω его вращения.
Другие работы по теме:
Изучение физического маятника
Изучение законов колебательного движения на примере физического маятника. Определение механических, электромагнитных и электромеханических колебательных процессов. Уравнение классического гармонического осциллятора и длины математического маятника.
Математический маятник
Содержание Введение Уравнение движения математического маятника Период колебаний Выводы Литература Введение Сейчас уже невозможно проверить легенду о том, как Галилей, Стоя на молитве в соборе, внимательно наблюдал за качением бронзовых люстр. Наблюдал и определял время, затраченное люстрой на движение туда и обратно.
Изучение законов вращательного движения
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Уральский Государственный Технический Университет Краснотурьинский Общетехнический Факультет Кафедра физики
Определение момента инерции в машине Атвуда
Определение момента инерции в машине Атвуда Приборы и принадлежности: машина Атвуда, набор грузов, секундомер, масштабная линейка. Цель работы: изучение вращательного и поступательного движений на машине Атвуда, определение момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Определение момента инерции твёрдых тел 2
Томский межвузовский центр дистанционного образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Дослідне вивчення властивостей математичного маятника
Математичний 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.
Колебания
называются движения или процессы, которые характеризуются определённой повторяемостью во времени. Колебания бывают: Вынужденные Гармони ёеские
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Математический маятник
Содержание Введение Уравнение движения математического маятника Период колебаний Выводы Литература Введение Сейчас уже невозможно проверить легенду о том, как Галилей, Стоя на молитве в соборе, внимательно наблюдал за качением бронзовых люстр. Наблюдал и определял время, затраченное люстрой на движение туда и обратно.
Кинетические расчеты
Закон изменения угловой скорости колеса. Исследование вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Определение скорости точки зацепления. Скорости точек, лежащих на внешних и внутренних ободах колес. Определение углового ускорения.
Характеристика движения тел
СОДЕРЖАНИЕ 1. МЕХАНИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА ДИНАМИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА 3
по Физике 2
Заказ № 132919 Контрольная работа №1 Дано: Найти: Решение В данном случае движение пули можно рассматривать как движение тела, брошенного горизонтально. Согласно основным уравнениям кинематики координаты пули будут изменяться со временем:
Коливання фізичного маятника
Використання 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.
Определение момента инерции твердых тел 3
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики ОТЧЕТ Лабораторная работа по курсу "Общая физика"
Определение ударной вязкости
Методика приготовления механического копра и шаблонов для установки образца. Определение ударной вязкости с использованием таблиц. Искривление образцов в зависимости от вязкости стали при испытании на удар. Проведение испытания на ударную вязкость.
Описание вращения
Выявлено логическое противоречие описаний вращательного и колебательного движений. Предложено непротиворечивое их описание.
Механика
Основные сведения о кинематике, динамика поступательного и вращательного движения.
Замечательное уравнение кинематики
В предлагаемой статье рассмотрена возможность расширения сферы применения кинематических уравнений для решения задач механики. Показана возможность переноса метода составления простейших уравнений движения.
Гармонические колебания
Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определённой повторяемостью во времени.