Диссертация (972026), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

10 = 12,6 рад/с1212Кинетическая энергия маховика: W  I 2  mR 2 2  127 ДжМомент силы, действующей на маховик: м = I.β = mR2.β = 2 Н.мМомент импульса маховика: L = Iω = mR2.ω = 20,2 Н.м.сЗадача 5. Медный диск радиусом R = 10сми толщиной b = 10-3 м имеет 6 вырезов радиусамиr = 0,02 м. Центры вырезов находятся наRr12rокружности радиусом r1 = 0,06 м на равныхрасстояниях друг от друга (рис. 15). Определитемоментинерциидискаотносительнооси,проходящей через центр диска перпендикулярноРис.11Рис.15его плоскости. Плотность меди ρ = 8,9.103 кг/м3.Решение:I - момент инерции непросверленного диска относительно оси,проходящей через центр диска и перпендикулярно его плоскости.I1bR 42I1, I2,…,I6 - моменты инерции просверленных частей относительно оси,проходящей через центр диска перпендикулярно плоскости.I 1  I 2  ...  I 6 1br 42Момент инерции каждой просверленной части относительно оси,проходящей через центр диска перпендикулярно плоскости, по теоремеШтейнера:I 1'  I 2'  ...

 I 6' 1br 4  br 2 r122Момент инерции просверленного диска относительно оси, проходящейчерез центр диска перпендикулярно его плоскости:103I '  I  6 I 1' 111bR 4  6( br 4  br 2 r12 )  bR 4  57br 4  1,15.10 3 кг.м 2222Момент инерции твёрдого тела является мерой его инертности привращении, поэтому расчет момента инерции имеет большое значение вмашиностроении.З.4. Содержание и методы проведения лабораторных занятий«Физические основы вращательного движения твёрдого тела втехнологии машиностроения»Физика - это экспериментальная наука, поэтому лабораторный практикумпо физике играет важную роль в общей системе подготовки инженеров втехническихвузах.Лабораторныезанятияинтегрируюттеоретико-методологические знания, практические умения и навыки студентов в единомпроцессеучебно-исследовательского характера.

Кроме того, физическийпрактикум - одна из первых лабораторий, которая предусматривает выполнениестудентамиучебныхэкспериментов,поэтомупрактикумстановитсяфундаментом, на котором в дальнейшем будет строиться вся системаподготовкибудущегоинженера,умеющегоэффективноиспользоватьсовременную измерительную аппаратуру и грамотно обрабатывать полученнуюинформацию, в том числе с применением современных компьютерныхтехнологий.

«Физический эксперимент наиболее способствует пониманиютого, что в основе современной техники лежат физические явления и законы».[10, с.83]. ПрактикаобученияфизикевтехническихвузахВьетнамапоказывает, что число лабораторных работ ещё мало, студенты привыполнении лабораторных работ относятся к этому процессу формально, неосмысливая познавательные приемы, используемые ими в работе, физическиепонятия углубляются, развиваются и взаимосвязаны с будущей профессией, вкаком случае появляется возможность вскрывать сущность тех или другихфизических понятий и законов. Недостатком известных методик организациипроведения лабораторных занятий по физике в техническом вузе являетсяслабаявзаимосвязьмеждулабораторными104занятиямипофизикеидисциплинами общетехнического и специального цикла, между наукой итехникой. Лабораторный практикум спецкурсов по физике позволит преодолетьразрыв между теорией и практикой; а также показать, что физические явления изаконы являются отображением реальной, окружающей нас действительности.Деятельностьстудентовпривыполнениилабораторныхработосуществляется по следующим этапам:- самостоятельно оформить бланк отчета к лабораторной работе, вкотором написаны цели работы, приборы и принадлежности, схемы установки,необходимые для расчета определяемых физических величин, формулы и др.;- подготовить установку и произвести измерения, которые заносятся вподготовленные таблицы;- произвести математическую обработку результатов измерения, определить искомую величину и оценить погрешность измерений;- оформить отчет по проделанной работе с формулировкой вывода, отражающего достоверность полученного результата;- провести защиту лабораторной работы, ответив на вопросы, предложенные преподавателем.Профессиональная направленность обучения физике находит своюреализациюпривыполнениистудентамилабораторныхработ.Здесьсуществуют по крайней мере три возможности:-разработкасистемывопросовпрофессиональнонаправленногохарактера к традиционным лабораторным работам;- постановка профессионально направленных лабораторных работ натрадиционном оборудовании;- постановка лабораторных работ на специальном оборудовании.[58,с.241]По нашему мнению, полезным является сочетание этих подходов.В связи с этим содержание части лабораторных работ для студентовинженерных специальностей является традиционным, то есть студентывыполняют работы лабораторного практикума в соответствии с учебной105программой.

В процессе выполнения и защиты лабораторных работ студентампредлагается ответить на контрольные вопросы и решить простую задачу наприменение физических явлений и законов в процессе контроля технологических процессов в машиностроении.Список традиционных лабораторных работ по разделу «Динамикатвёрдого тела» в технических вузах Вьетнама:1. Измерение длины: определение внешнего диаметра, внутреннегодиаметра и глубины цилиндра штангенциркулем. Измерение диаметранебольшой проволоки микрометром.2. Изучение кинематики поступательного движения.

Определениекоэффициента трения скольжения методом угла скольжения.3. Определение момента инерции симметричных тел. Проверка теоремыГюйгенса - Штейнера методом крутильных колебаний.4.Исследованиепоступательногоивращательногодвижения.Определение момента инерции колеса и сил трения в поворотной осиК этим лабораторным работам предложена система контрольныхвопросов профессионально направленного характера.Они приведены ниже.Профессионально направленные вопросы:Работа №11.

Приведите примеры лабораторных работ специальности «Технологиямашиностроения», в которых используется штангенциркуль и микрометр.2. Назовите правила и особенности использования этих инструментов.Работа №21. Как влияет угол наклона на силу трения при скольжении детали полотку из рабочей зоны станка к магазину-накопителю деталей?2.

Какие кинематические величины характеризуют движение вершинытокарного и строгального резцов по обрабатываемой поверхности?3. Какое движение описывает точка на внешней кромке сверла присверлении детали?1064. Как влияет значение коэффициента трения на скорость перемещениядеталей на лотках? На конвейерах? На работу тормозных устройств в машинахи механизмах?Мы предлагаем систему лабораторных работ по теме «Вращательноедвижение твёрдого тела».Работа №1. Определение моментаинерции симметричных тел. Проверкатеоремы Гюйгенса - Штейнера методомкрутильных колебаний.Теоретическое введениеМоментинерцииматериальнойточки, находящейся на расстоянии r отоси, относительно оси вращения:Рис. 16I = mr2 (1)Моментинерциисистемыматериальных точек:nI   mi ri 2 (2)i 1ДлятелправильнойКрутильнаяпружинагеометрической формы суммирование (ав пределе – интегрирование) по (2) даетследующие результатыРис.

17для моментов инерции, вычисленныхотносительнооси, проходящей через центр симметрии этих тел:Тонкий стержень длины: I 1 2ml ; (3)12Обруч (полый цилиндр): I = mr2; (4)Диск (сплошной цилиндр): I 1071mr 2 ; (5)22 2Сплошной шар: I  mr5; (6)Где r – радиус соответствующих тел, m – их массаВ этом эксперименте момент инерции твердых тел будет определяться наоснове принципа колебании тела при установке на крутильную пружину скоэффициентом угловой жесткости Dz.Если на тело действует внешняя сила, момент которой τ, и теловращается вокруг оси, проходящей через центр масс, то крутящаяся пружинасоответственно закручивается на крутильный угол  и возникают крутильныеколебания.

Момент силы τ прямо пропорционален крутильному углу  икоэффициенту угловой жесткости Dz. ( рис. 17)   Dz .(7).По теореме момента импульса:  dLdd 2II 2dtdtdt(8)d 2 D zСложим (1) и (2): 2    0 (9)IdtУравнение (9) является уравнением гармонического колебания спериодом T  2I(10).DzЗная угловую жесткость Dz и измерив период колебаний T, можно2T вычислить момент инерции по формуле: I  Dz   (11). 2 В случае если ось вращения не проходит через центр масс твердоготела, а параллельна оси, проходящей через центр масс твердого тела, моментинерции твердого тела относительно этой оси будет определяться по теоремеШтейнера-Гюйгенса:I2I = I0 + md (12)Где I0 - момент инерции относительно оси,проходящейчерезцентрмассэтоготелапараллельно данной оси, d - расстояние междуосями.108d2ОРис.

18График функцииI = f(d2). Построим график зависимости I от d2.Покажем, что если теорема Гюйгенса – Штейнера справедлива, тоэтот график представляет собой прямую (рис. 18).1) Определение момента инерции I0 твёрдых симметричных телИзмерения:1. Измерить период колебаний стержня, полого цилиндра, диска исплошного шара, если ось вращения проходит через центр симметрии этих тел.2. Определить момент инерции относительно оси, проходящей черезцентр масс этих тел ( I0).3.

Оценить погрешность измерений.4. Данные занести в табл.8.2) Проверка теоремы Гюйгенса - ШтейнераИзмерения:5. Измерить период колебаний диска, если его ось находится нарасстоянии d от центра диска.6. Определить момент инерции диска относительно оси, находящейся нарасстоянии d от центра диска.7. Данные занести в табл.9.8.

Построить график зависимости момента инерции I от квадратарасстояния d2.I = f ( d2 )Таблица 8.№стерженьполый цилиндрдисксплошной шарп/пизмерTcIc∆IсTцIц∆IцTдIд∆IдTшIш∆Iш(с)(кг.м2)(кг.м2)(с)(кг.м2)(кг.м2)(с)(кг.м2)(кг.м2)(с)(кг.м2)(кг.м2)12345Ср109Таблица 9.2-3d(x 10 м)2T( С)-62x = d (x10 м ) T I  D z   (к г. м 2 ) 2π0306090120Контрольные вопросы1.

В чем проявляется аналогия законов, описывающих поступательное ивращательное движения?2. Какова разница между моментом инерции и массой тела?3. Опишите метод из мерения момента инерции твёрдых симметричныхтел относительно оси, проходящей через центр масс этих тел.4. Выведите формулу момента инерции сплошного шара из формулымомента инерции сплошного диска.5. Объясните, почему в экспериментах, определяющих момент инерциитвердого тела, особенно сферы, а также при проверке теоремы Гюйгенса –Штейнера надо создать большой начальный угол?6. Какие физические величины влияют на период колебаний маятника,используемого в данной работе?7. Опишите метод определения модуля кручения подвеса, используемыйв данной работе.8.

Характеристики

Список файлов диссертации