Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теоретические сведенияСтр 1 из 4Следующая ⇒ Санкт-Петербургский государственный Электротехнический университет «ЛЭТИ» Кафедра физики Исследование динамики поступательно-вращательного Движения твердого тела Лабораторная работа № 6
Санкт-Петербург, 2012 РАБОТА №6 Исследование динамики поступательно-вращательного движения твердого тела Цель работы: изучение законов поступательно-вращательного движения твердого тела, сохранения энергии, определение момента инерции маятника. Приборы и принадлежности: маятник Максвелла, секундомер, масштабная линейка, штангенциркуль Маятник Максвелла (рис. 5.1) представляет собой диск 6, закрепленный на стержне 7, подвешенном на бифилярном подвесе 5 к верхнему кронштейну 2. На диск крепится кольцо 8. Верхний кронштейн 2, установленный на вертикальной стойке 1, имеет электромагнит и устройство 4 для регулировки бифилярного подвеса. Маятник с кольцом фиксируется в верхнем исходном положении с помощью электромагнита. На вертикальной стойке 1 нанесена миллиметровая шкала, по которой определяется ход маятника. На нижнем кронштейне 3 находится фотоэлектрический датчик 9. Кронштейн обеспечивает возможность перемещения фотодатчика вдоль вертикальной стойки и его фиксирования в любом положении в пределах шкалы 0…420 мм. Фотодатчик предназначен для выдачи электрических сигналов на секундомер 10 в момент пересечения светового луча диском маятника.
Теоретические сведения Маятник Максвелла массой m, поднятый на высоту h путем намотки нитей подвеса на стержень маятника, имеет потенциальную энергию mgh. После отключения электромагнита маятник начинает раскручиваться, совершая поступательно-вращательное движение. Потенциальная энергия маятника переходит в кинетическую энергию поступательного движения mv 2/2 его центра масс и энергию вращательного движения I w2/2 вокруг центра масс. На участках опускания и подъема маятника потери энергии на трение пренебрежимо малы по сравнению с изменением механической энергии. В момент полного разматывания нити происходит рывок маятника и частичный переход механической энергии в тепло. На основании закона сохранения механической энергии на участке пути меньшем длины нити, можно написать , (5.1) где – скорость маятника в момент пересечения оптической оси фотодатчика; – его угловая скорость вращения в тот же момент времени, – радиус стержня, на который намотана нить маятника, I – момент инерции маятника. Из уравнения (5.1) получим для экспериментального значения момента инерции маятника (5.2) где учтено, что , a – ускорение, с которым опускается маятник. Учитывая, что , получим . (5.3) При учете теплоты, выделяющейся в момент рывка нити маятником при полном разматывании нити, уравнение закона сохранения энергии имеет вид mgh = mv 2/2 + I w2/2 + Q, где Q – количество выделившейся теплоты. Эту количество теплоты можно оценить по изменению высоты первого подъёма маятника: Q = mg D h, где D h – изменение высоты наивысшего положения маятника в первом цикле спуск-подъем. Теоретическое значение момента инерции маятника относительно его оси рассчитывается по формуле , (5.4) где – масса стержня; M – масса диска, укрепленного на стержне; – масса кольца; r – радиус стержня, R – внешний радиус диска; R к – внешний радиус кольца.
|