ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Прибор состоит из махового колеса, насаженного на вал, и отсчетной линейки. Вал установлен на шарикоподшипниках. На него наматывают шнурок, к концу которого крепится груз.

Если в результате движения до полного разматывания шнурка груз проходит расстояние h₁, то это значит, что в начальный момент движения система обладала запасом потенциальной энергии W_n=mgh₁ Потенциальная энергия расходуется на преодоление сил трения f и увеличение кинетической энергии системы - падающего груза и вращающегося маховика.

      (4.3.)

где - работа по преодолению силы трения;

 - кинетическая энергия груза;

- кинетическая энергия маховика.

Уравнение (3.3.) относится к тому моменту времени, когда груз находится в нижнем положении.

Силу трения можно вычислить, исходя из следующих соображений: вращаясь по инерции, маховое колесо поднимает груз на высоту h₂<h₁ Убыль потенциальной энергии равна работе по преодолению силы трения

Отсюда                         (4.4.)

Так как движение системы равноускоренное, то из уравнений равноускоренного движения без начальной скорости (V₀=0), скорость груза в момент t равна

                   (4.5.)

а высота h₁, на которую опустился груз за время t:

                (4.6.)

α - ускорение груза.

Из уравнений (4.5.) и (4.6.) скорость груза в момент времени равна

                 (4.7.)

Угловая скорость ω махового колеса связана с линейной скоростью уравнением:

                 (4.8.)

где r - радиус вала, на который намотана нить.

Используя (4.7.) и (4.8.) получим:

              (4.9.)

Подставляя (4.4.), (4.7.) и (4.8.) в формулу (4.3.) после преобразований получаем окончательно:

            (4.10.)

Измерения сводятся к нахождению h₁, h₂, t.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерить с помощью штангенциркуля радиус вала, на котором надет маховик и наматывается шнурок.

2. Прикрепить к шнурку груз массой m.

3. Поднять груз на высоту h_1.

4. Измерить время опускания груза с заданной высоты h₁ и высоту подъема груза h₂. Данные записать в таблицу.

5. Используя формулы (4.4.) и (4.10.) найти f - силу трения в опоре и I- момент инерции маховика.

Таблица 4.1.

Определение момента инерции маховика и силы трения в опоре

m, кг

r, м

Δr, м

h1, м

Δh1 м

h2, м

Δh2 м

t, с

Δt, с

I, кг*м2

ΔI, кг*м2

f, Н

Δf, Н

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Произвести измерения при различных массах груза m. Сравнить полученные результаты.

2. Проанализировать причины, влияющие на точность измерения момента инерции и указать основные.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется моментом инерции?

2. Момент силы; момент пары сил (вывод формулы)

3.  Какой закон положен в основу выбора расчетной формулы?

4.  Каков будет характер движения махового колеса при отсутствии трения?

5.  Является ли движение грузов равноускоренным?

6. Как определить линейное ускорение грузов и угловое ускорение колеса?

7. Прочитайте закон сохранения момента импульса.

8. Приведите примеры проявления закона сохранения момента импульса.

9. Как читается основной закон динамики вращательного движения?

10. Теорема Штейнера и ее практическое использование (по указанию преподавателя

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: