2. Порядок виконання роботи
1)
Визначити відстань
,
яку рівноприскорено проходить вантаж
з перевантажем (від риски на верхньому
кронштейні до кільця, на якому затримується
перевантаж).
Визначити відстань (між фотоелементами), яку проходить вантаж рівномірно за час .
З кожним перевантажем дослід провести дослід тричі і час падіння занести в таблицю
Таблиця
-
Маса переван.
,
г, м
, м
,
с
,
с
,
с
,
с
,
м/с2
Знайти середній час
для кожного перевантажу.За робочою формулою (6) обчислити середнє значення прискорення
для кожного перевантажу, узявши
.
Побудувати залежність від
.
Відрізок на осі абсцис від початку
координат, що відсікається графіком
визначає
величину
.
Визначити силу тертя і момент цієї сили
(радіус блоку зазначений).Для кожної серії результати вимірювань
обробляються по схемі обробки прямих
вимірювань. З використанням робочої
формули до величини
застосовується схема обробки непрямих
вимірювань.
Контрольні питання:
1. Траєкторія, шлях, переміщення.
2. Що називається миттєвою швидкістю? Миттєвим прискоренням?
3. Прискорення і його складові.
4. Який рух називається поступальним? обертальним?
5. Закони Ньютона.
6. Що називається кутовою швидкістю обертання? Як знайти її напрямок?
7. Що називається кутовим прискоренням?
8. Як зв'язані лінійні і кутові характеристики при обертальному русі?
9. Записати і пояснити основний закон динаміки поступального і динаміки обертального руху? Записати ці закони для даної роботи.
10. Що називається моментом сили відносно точки? вісі?
11. Що називається моментом інерції матеріальної точки? Тіла?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА М6 (№106)
Маятник обербека Проробити теоретичне введення «обертальний рух» стор.35-46
Мета роботи: визначення моменту інерції маятника Обербека і моменту інерції стержня.
1.Опис установки і виведення робочої формули
М
аятник
Обербека є хрестовиною (рис.1), що
складається з чотирьох стержнів,
прикріплених до втулки з віссю.
На шків
радіусу
,
насаджений на вісь обертання маятника,
намотується нитка, до вільного кінця
якої, перекинутому через блок, кріпиться
вантаж масою
.
Під дією цього вантажу нитка розмотується
і приводить маятник в обертальний
рівноприскорений рух. На вертикальній
колоні з шкалою уздовж руху вантажу
укріплено два фотоелектричні датчики
– верхній і ніжній. Обидва фотоелементи
сполучено з секундоміром, який фіксує
час
проходження вантажем відстані між ними
(час опускання з висоти
).
На вантаж
масою
діють дві сили: сила тяжіння
і сила натягнення нитки
.
Рівняння поступального руху (другий
закон Ньютона) в проекції на вісь
для вантажу
:
Звідки
отримаємо:
Сила створює обертальний момент:
,
де - плече сили . З іншого боку, згідно основного закону динаміки обертального руху:
,
де - момент інерції маятника Обербека; - кутове прискорення шківа; Прирівнюючи праві частини цих рівнянь, отримаємо:
(1)
де
- прискорення вільного падіння;
- лінійне прискорення вантажу
.
Зв'язок лінійного і кутового прискорень:
(2)
Лінійне
прискорення
точок на ободі шківа можна визначити,
виходячи з того, що вантаж
опускається з висоти
з таким же прискоренням:
(3)
Підставивши (2) і (3) в (1), отримаємо для моменту інерції маятника Обербека робочу формулу:
.