- •Механика и молекулярная физика
- •Определение плотности вещества
- •Методика точного взвешивания
- •Перед взвешиванием, медленно вращая маховик 8 против часовой стрелки, открыть арретир и записать против какого деления на шкале установилась стрелка.
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа 2 определение момента инерции тел при помощи крутильного маятника
- •Теоретическое введение
- •Расчётное значение
- •Литература:
- •Лабораторная работа 4 изучение вращательного движения
- •Теоретическое введение
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом отрыва капель
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная работа 6 определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца
- •Определение коэффициента вязкости жидкости
- •Лабораторная работа 8 определение показателя адиабаты методом клемана и дезорма
- •Лабораторная работа 9 снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости
- •Теоретическое введение
- •Интенсивность отраженной волны зависит от коэффициента отражения.
Лабораторная работа 4 изучение вращательного движения
Цель работы: изучить зависимость углового ускорения тела, вращающегося относительно неподвижной оси, от действующих на него сил.
Приборы и принадлежности: маятник Обербека, грузы с различными массами, линейка, секундомер.
Теоретическое введение
Эксперимент
проводится с использованием маятника
Обербека, устройство которого представляет
собой следующее. На неподвижную
горизонтальную ось надет шкив радиусом
R.
К шкиву жестко прикреплена крестовина.
На стержнях крестовины находятся грузы
массой
.
Грузы можно смещать вдоль стержней
изменяя, таким образом, момент инерцииI
маятника. На шкив наматывается шнур с
грузом массы m.
При опускании груза маятник вращается
вокруг неподвижной горизонтальной оси
Z.
Измерив высоту h
и время t,
в течение которого груз из состояния
покоя опустится на эту высоту, можно
найти модуль постоянного ускорения из
закона движения
.
Учитывая, что начальная скорость равна
нулю, разность координат
,
а
,
получим ускорение
.
(1)
Если нить
нерастяжима, то тангенциальное ускорение
точек на ободе шкива равно ускорению
груза
.
Тогда угловое ускорение блока
.
(2)
На груз действуют
две силы сила тяжести со стороны Земли
и
сила натяжения нитиF.
Тогда в соответствии со вторым законом
Ньютона (рассматривая проекции на ось
У)
получим
или
.
Вращение маятника
происходит под действием момента силы
,
проекция которого на осьZ
равна
.
Направление момента сил определяется
правилом правого винта. При условии
невесомости нити
.
(3)
Изменяя массу
груза, например, увеличивая её, по
формулам (2) и (3) рассчитываются
и
в каждом эксперименте с каждым грузом.
По этим значениям строится график
.
Уравнение динамики
вращения маятника в проекции на ось Z
имеет вид
.
Из графика, представленного на рис.ниже,
найдем модуль момента сил трения, равный
отрезку ОД, и момент инерции маятника
.






Пример построения графика = f(Mz)
Правило
правого винта:
векторное произведение двух векторов,
обозначаемое
или
есть
вектор
,
модуль которого равенС
= АВsib,
где
– угол между векторами
и
.
Направление вектора
перпендикулярно плоскости, в которой
лежат векторы
и
,
и совпадает с направлением поступательного
движения правого винта при его повороте
от
к
на угол, меньший .
Порядок выполнения работы
1. Вращая маятник за спицы, намотать нить на шкив радиусом r = ________ см. Поднять груз на высоту h = ___________см.
2. Нажать клавишу «Сброс». Нажать клавишу «Пуск».
3. Занести в таблицу время падения груза. Эксперимент проделать три раза и найти среднее значение времени. Занести данные в таблицу.
4. Повторить эксперимент ещё с двумя грузами. Занести данные в таблицу.
5.
По экспериментальным данным построить
график, по которому определить момент
инерции крестовины с грузами
и модуль момента сил трения, равный
отрезку ОД.
Таблица
|
№ |
m, кг |
t , с |
< t >, с |
|
М, Нм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
