А. Измерение углового ускорения в режиме разгона

1. Включить прибор клавишей «Вкл.».

 

2. Нажать клавишу «Сброс».

 

3. Тумблер «Отсчет» поставить в верхнее положение.

 

4. Одновременно с клавишей «Разгон» нажать клавишу «Измерение» и удерживать ее в нажатом положении.

 

5. Отпустить клавишу «Измерение», когда счетчик импульсов будет показывать 400-500 импульсов.

 

6. Записать в таблицу 1 показания секундомера и счетчика импульсов.

Б. Измерение угловой скорости вращения диска

В режим равномерного вращения

7. Нажать клавишу «Сброс».

 

8. Через 3-4 мин, после того как вращение диска станет равномерным, сделать первое измерение угловой скорости. Для этого нажать клавишу «Измерение» и удерживать её в таком состоянии до тех пор, пока на счетчике импульсов не будет значение 100-500 импульсов.

 

9. Отпустить клавишу «Измерение» и записать в таблицу 1 показания секундомера и счетчика импульсов.

 

10. Нажать клавишу «Сброс».

 

11. Записать в таблицу 1 показания секундомера и счетчика импульсов

В. Измерение углового ускорения в режиме торможения

 

12. Тумблер «Отсчет» поставить в нижнее положение.

 

13. Обнулить показания секундомера и счетчика импульсов, для чего нажать клавишу «Сброс».

 

14. Нажать клавишу «Измерение» и удерживать её в нажатом положении до полной остановки диска. При этом диск замедляет свое вращение.

 

15. Записать в таблицу 1 показания счетчика импульсов и секундомера.

 

Г. Общие указания

16. Повторить действия по пунктам 2 - 15 ещё 3 раза.

 

17. Выключить прибор.

 

 

Обработка результатов измерений

1. По формуле (19) рассчитать и занести в таблицу 1 значения ускорения в режиме разгона.

 

2. По формуле (20) рассчитать и занести в таблицу 1 значения угловой скорости равномерного вращения.

 

3. По формулам (21) и (23) рассчитать и занести в таблицу 1 значения ускорения в режиме торможения ε ₁ и ε ₂. Сопоставить эти значения.

 

4. Рассчитать погрешности измерения величин ε, w_o, ε ₁ и ε ₂. Учесть, что абсолютная приборная погрешность измерений времени с помощью электронного секундомера, равна единице младшего разряда показания прибора, а абсолютная погрешность измерений числа импульсов DN=1.

 

Таблица 1

 

 

№ о п ы т а	Тумблер «Отсчет» в верхнем положении	Тумблер «Отсчет» в нижнем положении
Разгон	Равномерное вращение	Торможение
t1	N1	e = pN1/t12	№ набл.	t2	N2	wo = pN2/(2t2)	t3	N3	e1 = - wo/t3	e2 = - pN3/t32

 

Задача 2. Определение момента инерции диска методом вращения

 

Приборы и принадлежности: вертикальный диск, грузы, линейка, штангенциркуль, секундомер.

 

Описание лабораторной установки и методики измерений

 

На рис.2 представлена схема экспериментальной

К D       C

установки, где К – диск, D- скрепленный с диском шкив, на который наматывается нить с грузом С.

 

Под действием силы тяжести груз С опускается, приводя во вращение шкив D и связанный с ним диск К.

Уравнения, описывающие движение системы без учета сил трения, имеют вид:

ma = mg – T, (24 а)

 

Je = T× r, (24 б)

a = e× r, (24 в)

 

 

 

 

Рис. 2

 

где: m - масса груза С;

J - суммарный момент инерции диска К и шкива D;

g – ускорение свободного падения;

Т – натяжение нити;

r – радиус шкива D.

Из системы уравнений (24 а) – (24 б) следует:

 

. (25)

 

Ускорение груза при опускании его из состояния покоя на растояние h под действием силы тяжести определяется из равенства:

 

или . (26)

 

Из соотношений (24) и (25) следует расчетная формула для момента инерции:

 

. (27)

 

Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений

 

1. Пять раз измерить r - радиус внутренней канавки шкива D, данные занести в таблицу 2.

 

2. Измерить расстояние h, на которое перемещается груз С; данные занести в таблицу 2.

 

3. Секундомером измерить время t движения груза С. Начальная масса груза m₁. Измерения провести 5 раз. Данные занести в таблицу 2.

 

4. Повторить опыты для различных масс груза С: m₂, m₃, m₄ (значения масс указаны на грузах).

 

5. Рассчитать средние значения величин r, h, и их абсолютные погрешности по методике обработки результатов прямых измерений.

 

 

 

Таблица 2

 

 

	m, кг	№ набл.	ri, м	`rср, м	hi, м	h ср, м	ti, с	`tср, с	Dt, с	J, кг× м2	, кг× м2
1-я серия наблю- дений
2-я серия наблю- дений
3-я серия наблю- дений

 

 

6. По формуле (27) рассчитать среднее значение момента инерции для каждой серии опытов. Для этого в формулу поставлять средние значения величин m, r, h, t,

Затем рассчитать среднее для всех серий значение J и абсолютную погрешность измерения. этой величины. Окончательный результат представить в виде с указанием единицы измерения.

Контрольные вопросы.

1. Что такое момент инерции тела, от чего зависит его значение?

 

2. Сравнить основные характеристики поступательного и вращательного движений.

 

3. Чему равны моменты инерции сплошного диска, кольца, тонкого обруча?

 

4. Вывести закон сохранения момента импульса, привести примеры.

 

Литература

 

1. Савельев И.В. Курс физики: Учебник в 3-х томах. Т.1: Механика. Молекулярная физика. М., - Наука, 1989. - 352 с.

 

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. 6-е изд. стер. – М., Высшая школа, 1999. – 542 с.

 

 

Лабораторная работа № I – 4

Предыдущая123456789101112131415Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. Measuring Price Elasticities. Измерение ценовой эластичности
2. Безработица, ее измерение и регулирование
3. Глава 1. Изучение темы «Измерение информации»
4. Глава 6 ИЗМЕРЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ PR-ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
5. Задача 2. Измерение момента инерции маятника Максвелла с дополнительными кольцами
6. Измерение АЧХ передаточной функции простой цепи
7. Измерение ватт-амперной характеристики лазерного диода с помощью измерителя оптической мощности
8. Измерение ВВП, ЧНП, национального дохода, личного дохода, дохода после уплаты налогов.
9. Измерение давления при помощи жидкостных манометров.
10. Измерение давления при помощи сильфонных манометров.
11. Измерение длительностей входных оптических импульсов