№ 10а (1109790), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Эта кинетическая энергия складывается из2кинетической энергии поступательного движения груза mv /2 и энергии2вращения креста Обербека I /2:Е2 = mv2/2 + I2/2,где v - cкорость груза при пересечении оптической оси фотодатчика, угловая скорость крестовины в этот момент времени. Разность энергийЕ2-Е1 равна работе Аf неконсервативных сил, а именно сил трения,действующих на ось крестовины и на ось верхнего вспомогательногоблока в процессе прохождения грузом пути h:E2 - E1= mv2/2 + I2/2 - mgh = AfРабота Af < 0, так как указанные силы трения действуют в направлении,противоположном каждому элементарному перемещению точек на осикрестовины при её вращении.
Работа сил трения Af уменьшает полнуюмеханическую энергию системы. На преодоление трения расходуется доляEотн запасённой потенциальной энергии:Eотн AfЕ1 1mv2 I2mgh22.Учитывая, что v=R , v=at (a - ускорение груза), h=at /2, правую частьпоследнего соотношения можно записать в следующем виде218(рекомендуется убедиться в этом самостоятельно):2I h 2 m 2 tR Eотн 1 mgh(22)По формуле (22) рассчитать относительные потери механической энергиии выразить их в процентах.
Для I использовать теоретическое значение,найденное по формуле (19), а вместо t, m, R подставитьэкспериментальные параметры t11, m1, R1, а также t22, m2, R2.. Сравнить иобъяснить полученные результаты.Контрольные вопросы1) Дайте определение момента инерции материальной точки итвёрдого тела.2) Сформулируйте теорему о параллельных осях (теорему ГюйгенсаШтейнера).3) Что называется угловым ускорением? Как связаны между собойлинейное и угловое ускорения?4) Дайте определения момента силы относительно оси как векторнойвеличины.
Как направлен вектор момента силы по отношению к векторусилы и радиус-вектору?5) Напишите основное уравнение динамики вращательногодвижения твёрдого тела -- уравнение моментов, то есть связь междуугловым ускорением твёрдого тела и приложенным к нему моментомвнешних сил (в векторной форме и в проекции на ось вращения).6) Перечислите основные части экспериментальной установки"Крест Обербека". Какие части установки совершают вращательноедвижение, а какие поступательное?7) Как найти ускорение a груза, висящего на нити, зная время t егодвижения и путь h, который он прошёл?8) Как можно изменить момент инерции креста Обербека?9) Почему в отсутствие силы натяжения нити крест Обербека влюбом положении находится в состоянии равновесия?10) Почему в уравнении моментов (5) отсутствуют моменты силтяжести и реакции опоры, действующих на крест Обербека?11) Чему равен момент инерции однородного стержня длины l имассы m относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей:a) через середину стержня; b) через конец стержня?ЛИТЕРАТУРА1) И.
В. Савельев. Курс общей физики. В пяти книгах. Книга 1.19"Механика". M.: Астрель АСТ, 2005. § 1.5. "Кинематика вращательногодвижения", стр. 48-52. § 3.12. "Закон сохранения момента импульса", стр.122-129. § 5.3. "Вращение тела вокруг неподвижной оси", стр. 157-164.§ 5.4. "Момент инерции", стр. 164-169.2) И. В. Савельев. Курс общей физики. Том 1. Механика.Молекулярная физика. М.: Наука, 1977. § 5. "Кинематика вращательногодвижения", стр. 42-45.
§ 29. "Закон сохранения момента импульса", стр.106-112. § 38. "Вращение тела вокруг неподвижной оси", стр. 135-141.§ 39. "Момент инерции", стр. 141-145.3) Д. В. Белов. Механика. Физический факультет МГУ, 1998. § 5."Кинематика движения точки по окружности", стр. 23-35. § 14. "Законизменения и сохранения момента импульса", стр.
43-47. § 19."Вращательное движение тела относительно оси", стр. 62-70.Примечание. Так как "Курс общей физики" И. В. Савельевамногократно переиздавался, при подготовке к задаче можно использоватьи другие издания курса, не указанные в разделе «Литература». При этомследует обратить внимание, чтобы содержание параграфов было таким же,как в ссылках 1) и 2).20.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
