Лабораторная работа № 11 (1175210)

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

Текст из файла

ОглавлениеЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11 .............................................................................................................. 21. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ ............................................................. 22. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ............................................................................................. 3ДАННЫЕ УСТАНОВКИ ....................................................................................................................... 43.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ............................................................................... 4КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ................................................................................................................... 52Лабораторная работа № 11ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ИВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮПРИБОРА АТВУДАЦель работы: изучение динамики поступательного и вращательного движения.Экспериментально находятся ускорения поступательного движения грузов ивращательного движения блока, момент инерции блока, момент сил трения вподшипнике.1.

Описание установки и метода измеренийСхема экспериментальной установки представлена на РИС. 1. На вертикальнойстойке 1 закреплены кронштейны 2, 3, 4 и верхняя втулка 5. На верхней втулкезакреплён блок 10; трение в оси блока мало.Через блок перекинута нить 12 с грузами 13. На правый груз кладется перегрузок14, который снимается на выступе 9.

После этого движение грузов равной массыстановится равномерным. На верхней втулке 5 закреплён электромагнит 6, с помощью которого осуществляется торможение системы. На кронштейнах 3 и 2смонтированы фотодатчики 7 и 8, сигнализирующие о включении и выключениимиллисекундомера 11, позволяющего измерить время равномерного движениягрузиков. Кронштейны 3 и 4 могут перемещаться и фиксироваться на любомуровне стойки.Рис. 1Рис. 2Через блок 10, смонтированный на подшипнике таким образом, чтобы он могвращаться с возможно малым сопротивлением, переброшена нить с двумя одинаковыми грузиками М.

Следовательно, система находится в равновесии. Если на3правый груз поместить перегрузок массы m, то груз М получит ускорение подвлиянием силы F  mg и, передвигаясь с этим ускорением, пройдёт путь S1(РИС. 2). На выступе кольца перегрузок m снимается, после чего движение двухгрузов М будет равномерным и груз пройдёт путь S2. Пусть массы грузов и перегрузка известны (М, m). Путь равноускоренного движения S1 и равномерногодвижения S2 можно измерить по шкале. Время равномерного движения t2 измеряется миллисекундомером.Запишем второй закон Ньютона для левого и правого грузов при их равноускоренном движении. В проекции на вертикальные оси, направленные по ускорениюa , имеем(1)Ma  T2  Mg , M  m a  T1   M  m g .(2)Здесь Т1 и Т2 – натяжение нитей, а – ускорение грузов.Если блок имеет массу mбл, соизмеримую с массой грузов, то его движение описывается с помощью основного уравнения динамики вращательного движения относительно неподвижной оси (в проекции на ось вращения блока)(3)Iε  T1R  T2R ,где I – момент инерции блока относительно неподвижной оси Oz, R – радиус блока, ε = a/R – угловое ускорение блока.Скорость равномерного движения грузов на отрезке S2 равна их скорости в концеравноускоренного движения, т.

е. v = at1, где t1 – время прохождения грузом путиS1. С другой стороны, v = S2/t2, где t2 – время равномерного движения. Следовательно,vat 2 v2S2 at1 ; S1  1  .2 2at2(4)Из последнего соотношения находимaS2v2 22.2S1 2S1t2(5)Из решения системы уравнений (1), (2) и (3) имеемmg.(6)aI2M  m  2RИспользуя соотношения (5) и (6), получим формулу для момента инерции блока: 2mgS1t22I m  2M  R2 .2 S2(7)2.

Порядок выполнения работы1. Перекинуть через блок нить с грузами на концах и убедиться, что системанаходится в безразличном равновесии. Привести систему в исходное положение,опустив левый груз на резиновую подставку. При этом правый груз поднимется вверхнее положение.42. Нажать клавишу СЕТЬ, расположенную на панели миллисекундомера.

При этомзагораются лампочки цифровой индикации и лампочки фотодатчиков, включается фрикционный тормоз, удерживающий систему в исходном положении.3. Установить кронштейн 3 с фотодатчиком примерно посередине вертикальнойстойки 1. Измерить S1 и S2 по шкале.4. Положить на правый груз М перегрузок m. Нажать клавишу ПУСК и проверить,пришла ли система в движение, был ли на кронштейне 3 задержан перегрузок,измерил ли секундомер время прохождения пути S2 правым грузом и не была лисистема во время прохождения этого пути заторможена.

Если все прошло успешно, то записать в ТАБЛ. 1 время движения t2.5. Нажать клавишу СБРОС. При этом миллисекундомер должен показывать нули.Положить на правый груз М перегрузок m и успокоить колебания груза.6. Нажать клавишу ПУСК.7. Повторить ПП. 4-6 не менее 5 раз. Результаты измерения записать в ТАБЛ. 1.8. Повторить измерения с двумя другими перегрузками.Данные установкиМасса грузовM=…Масса перегрузков m1 = …m2 = …m3 = …S1 = …ΔS1 = …S2 = …R=…ΔR = …ΔM = …Δm1 = …Δm2 = …Δm3 = …ΔS2 = …Таблица 1№ п/пm1, гm2, гm3, гt2, сt2, сt2, с12345Среднее3. Обработка результатов измерений1. Вычислить значения I по формуле (7), используя средние значения t2 для каждого из перегрузков.2. Вычислить суммарные погрешности для t2 по обычным правилам. Вычислитьпогрешность ΔI по формуле5  2 gS t 2 2 4m2 g2t 24R 4 4S12  242221 2ΔI  R   1 Δm  4R ΔM  1  2  ΔS 2S24S2   S2 12(8)216m2 g2S12t 22R 4 22 ΔR Δt4I ,2S24R2 ΔS1  ΔS2  ΔS .Вычислить относительную погрешность δ ΔI.

Записать результат измерения сIучётом погрешности I  I  ΔI .3. Рассчитать момент сил трения на оси блока.Уравнение динамики вращательного движения блока с учётом момента сил трения Мтр даёт(9)Iε  T1R  T2R  Mтр .В этом случае необходимо использовать дополнительную систему уравнений, записанную для другого значения массы перегрузка (m2).

Из первой системы уравнений (1), (2), (9) имеемI  2M  m1  R2  aR  Mтр,gm1R(10)из второй системыI  2M  m2  R2  aR  Mтрg,m2R(11)где a' – новое значение ускорения грузов.Приравнивая выражения (10) и (11), получаем формулу для момента сил тренияI  m1I  m2Mтр   2M  m2  2 aR   2M  m1  2 aR R  m2  m1R  m2  m1m m I  (m a  m2a) 1 2  2M  2  1  a  a   R.m2  m1 R m1m2(12)Контрольные вопросы1. Сформулировать законы динамики, применяемые в данной работе.2.

Какие выводы следуют из условий невесомости нити и блока, а также нерастяжимости нити? Выполняются ли они в работе?3. Какие величины непосредственно измеряются в данной работе?4. Что такое момент инерции?5. Вывести формулу для расчёта момента инерции.6. Вывести формулу для расчёта момента сил трения.7. Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции..

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 учебной работы