Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
Группа СК-13 Лабораторная работа №4 Изучение законов вращательного движения при помощи маятника Обербека. Выполнил: Курдюков Е.А. Проверил: Пшеницин В. И. 4.03.2010 1. Цель работы: анализ основного уравнения вращательного движения. 2. Основные понятия и закономерности: Основное уравнение вращательного движения тела относительно неподвижной оси вращения имеет вид:
Где М – сумма проекций на ось вращения моментов всех внешних сил, действующих на тело, ω – его угловая скорость, J – момент инерции тела относительно данной оси. Для однородного твердого тела момент инерции представляет собой постоянную величину. Поэтому уравнение можно записать в виде:
Момент инерции J играет во вращательном движении ту же роль, что и масса m тела в его поступательном движении, момент инерции отражает инертность тела в его вращательном движении. Чем больше J тем труднее заставить вращающееся тело изменить угловую скорость ω. 3. Идея метода измерений и суть предлагаемой методики: Основное уравнение вращательного движения удобно исследовать с помощью маятника Обербека. На нити подвешивается груз массы m, натягивающий нить. Если натяжение нити равно Т, то момент сил, действующий на маятник, равен:
Величина Т определяется следующим образом. При вращении маятника, груз начинает опускаться с ускорением а. Уравнение движения опускающегося груза выглядит следующим образом:
Следовательно:
Соответственно, момент внешних сил, приложенных к маятнику, равен:
Ускорение а можно вычислить, измерив время τ падения груза с известной высоты h. Падение груза является равноускоренным, поэтому для движения груза справедливо уравнение:
4. Таблицы экспериментальных данных и результаты расчетов. Таблица №1 Расчет плотности материала в СИ: 6. Графики: Вопросы к лабораторной работе: 1.Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Ответ: произведение момента инерции тела на его угловое ускорение равно суммарному моменту внешних сил, действующих на тело. Моменты сил и инерции берутся относительно оси, вокруг которой происходит вращение. 2.дайте определение момента силы, приложенной к телу и момента импульса вращающегося тела. Как направлены векторы этих величин по отношению к оси вращения тела? Ответ: момент силы - векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. Моментом импульса вращающегося тела называют физическую величину, равную произведению момента инерции тела I на угловую скорость ω его вращения.
|