lab_1-36 (1018181)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лабораторная работа 1.36.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТВЕРДОГО ТЕЛАЦель работы: определение опытным путем моментаинерции системы, состоящей из массивного металлическогодиска и шкива, насаженных на общий вал.Задание: по измеренным значениям высоты, временипадения груза и числа оборотов маховика после падения грузавычислить момент инерции системы и рассчитать абсолютнуюпогрешность измерений.Подготовка к выполнению лабораторной работы: изучитьзаконы вращательного движения твердого тела; ознакомиться спонятиямимоментаинерции,кинетическойэнергиивращающегося тела; ознакомиться с описанием установки иметода измерений.Библиографический список1.

Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1987. Т. 1,§§ 38, 39, 41, 42.2.Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука,1974. Т. 1,§§ 32, 33, 36.1.2.3.4.5.6.7.8.Контрольные вопросыЧто является мерой инертности тела при поступательномдвижении?Что является мерой инертности тела при вращательномдвижении?Что называется моментом инерции твердого тела?Какой закон положен в основу вывода расчетной формулы(6) для момента инерции I ?Выведите формулу для относительной погрешностиизмерений момента инерции (формула (7)).Что нужно измерить в данной работе для вычисления I ?Чему равна энергия системы после падения груза на пол ?Как и какие измеряемые величины изменятся в работе, еслигруз массой m поднять на большую высоту (h’> h)?9.Чему равна кинетическая энергия вращательного движениятвердого тела?10.

Как и какие измеряемые величины изменятся в работе, еслииспользовать шкив большего радиуса (R’> R)?Описание аппаратуры и метода измеренийМоментом инерции тела относительно некоторой осиназывается величина, равная сумме произведений элементарныхмасс, на которые можно разбить данное тело, на квадраты ихрасстояний от данной оси.Момент инерции является мерой инертности привращательном движении твердого тела.

Для некоторых телправильнойгеометрическойформымоментинерциирассчитывается средствами интегрального исчисления. Для телпроизвольной формы момент инерции определяется опытнымпутем.Целью настоящей работы является определение опытнымпутем момента инерции системы, состоящей из массивногометаллического диска (маховика) А и шкива S, насаженных наобщий вал. Вся система может при этом вращаться окологоризонтальной оси О1О2 (рис.

1).На шкив S наматывается нить, к другому концу которойприкреплен груз m. Наматывая нить на шкив, поднимают груз навысоту h, что соответствует числу оборотов N1. В этомположении вся система обладает потенциальной энергией . Еслиотпустить груз, то система придет в движение и к моментудостижения грузом пола будет обладать кинетической энергиейпоступательного движения груза массой m и кинетическойэнергией вращения маховика с моментом инерции I; при этомчасть энергии (А) затрачивается на преодоление сил трения:m gh =mV 22+Iω 22+ A(1)Величина работы внешних сил при вращении твердогоrr rтела дается выражением dA = Mdϕ , где M - момент внешнихrсил относительно оси вращения, а dϕ - угол поворота тела.

Таккак коэффициент сухого трения слабо зависит от скорости, томомент сил трения является практически постоянным. Такимобразом , можно считать, что работа сил тренияпропорциональна числу оборотов маховика. Обозначив работупротив сил трения при одном обороте через А1, имеем:A = N1 A1ASO1O2mh(2)После того как грузударится о пол, нитьсоскользнет со шкива, амаховик будет продолжатьвращение,имеякинетическуюэнергию2Iω. Если до остановки2маховиксделаетN2оборотов,тоегокинетическаяэнергиязатратится на работу попреодолению сил трения,т.е.

:Iω 2= N 2 A1.2рис. 1Из уравнений (2) и (3)найдем:Iω 2 N1A=.(3)(4)2N 2Подставляя это значение в уравнение (1), получим:mgh =mV22+Iω 2 Iω 2 N 1+22N2.(5)Так как груз m движется равноускоренно, то его скоростьнепосредственно перед ударом о пол равна V = 2h , где h - высота,tс которой опускается груз, t - время опускания.Угловая скорость системы ω = V = 2V = 4h , где R - радиус, а D RDDtдиаметр шкива.Внося значения V и m в (5) и находя I, получимI=gt 2− 1) N 22h4( N 1 + N 2 )mD 2 (Расчет показывает, что обычновычислении I можно пользоватьсяформулой:mgD2t 2 N 2I=8h( N1 + N 2 )..gt 22h>>1, и поэтому приследующей упрощенной(6)Определяя величины, входящие в правую часть этого выражения,вычисляют момент инерции маховика и шкива.1.1.2.3.4.5.6.7.Порядок выполнения работы.Знакомятся с установкой.

Измеряют диаметр шкива Sштангенциркулем.Надевают на штифтик шкива петлю нити, к которойпривязан груз m. Положение, при котором груз находитсяна полу , а нить натянута, отмечают на диске А мелом.Поднимают груз, повернув маховик на N1 оборотов.Удерживая маховик в этом положении, измеряют высоту hподнятия груза от пола.Отпускают маховик и замеряют секундомером времяпадения t груза m с высоты h.В момент падения груза напол нить должна соскользнуть со шкива.Считают число оборотов N2 , начиная с момента удара грузао пол до полной остановки маховика.Опыты, описанные в пунктах 3 -6, повторяют 10 раз.

Всерезультаты записывают в таблицу.По указанию преподавателя все опыты проделывают в томже порядке с другим грузом m’.Обработка результатов измерения.1. Находят среднее значение времени падения груза и числаоборотов маховика N2 ср. Вычисляют среднее значениемомента инерции по формуле (6).2. Находят относительную погрешность Е измерения моментаинерции маховика по следующей формуле:E=Δt ΔN 2 ΔN 1 + ΔN 2ΔI ΔmΔD Δh Δg=+2+++2 ++ImDhgtcpN2N1 + N 2Погрешностями Δg и ΔN 1 можно пренебречь.

Тогда формуладля расчета погрешности принимают вид:E=Δt ΔN 2ΔN 2ΔI ΔmΔD Δh=+2++2 ++ImDhtcpN2N1 + N 2(7)1. Рассчитывают абсолютную погрешность измерения моментаинерции ΔI = EI .2. Записывают окончательный результат в виде:I ± ΔI =.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы