ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Методические указания к лабораторной работе № 10-А по физике

(Раздел «Механика»)

Ростов-на-Дону 2009

Составители: С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Г.Ф. Лемешко, В.С. Кунаков

УДК 530.1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА: Способ. указания. - Ростов на дону н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009. - 10 с.

Указания содержат короткое ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ описание рабочей установки и методики определения момента инерции на приборе Обербека.

Методические указания созданы для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Механика и молекулярная физика»).

Печатается по решению методической комиссии факультета

«Нанотехнологии и композиционные материалы»

Научный редактор проф., д.т.н. В.С. Кунаков

© Издательский ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ центр ДГТУ, 2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10-А

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Цель работы: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛ НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Оборудование: экспериментальная установка, секундомер.

Теоретическая часть.

Маятник Обербека (рис. 1) состоит из шкива радиуса и четырёх крестообразно расположенных тонких стержней, укреплённых на одной горизонтальной оси. По стержням можно перемещать и закреплять ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ в подходящем положении четыре дополнительных груза схожей массы . Маятник приводится во вращательное движение с помощью груза массы , прикреплённого к шнуру, намотанному на шкив.

При разматывании нити груз опускается, пройдя расстояние , измеряемое по шкале. Определив время падения, можно отыскать ускорение, с которым падает груз: . (1)

Запишем 2-ой закон Ньютона для груза в ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ проекции на направление движения:

, (2)

где - сила тяжести, - сила натяжения нити.

На шкив действует сила , под действием которой он совершает вращение с угловым ускорением

. (3)

Так как по третьему закону Ньютона , можно записать, что момент силы, крутящий шкив, равен

. (4)

Рис. 1

Запишем основное уравнение динамики вращательного движения

, (5)

где - момент инерции вращающейся системы тел маятника Обербека.

Подставляя ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ в уравнение (5) из (4) и из (3) , получаем

.

Беря во внимание, что радиус шкива равен половине его поперечника, т.е. , получаем окончательную формулу для вычисления момента инерции системы

. (6)

Для нахождения моментов инерции грузиков нужно отыскать момент инерции нагруженной системы и момент инерции ненагруженной системы :

= - (7)

Задание 1.Определение момента инерции нагруженнойсистемы

1. Насадить на крестовину (рис. 1) симметрично четыре ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ груза на схожем расстоянии от центра (по заданию педагога).

2. Намотать нить на шкив так, чтоб груз находился на определённой высоте .

3. Занести в таблицу 1 величины, обозначенные на установке ( , , ), также и , и их абсолютные погрешности.

4. Отпустить груз и найти время падения его с данной высоты. Измерения повторить пару раз. Результаты ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ занести в таблицу 2.

5. По формуле (6) по среднему значению времени найти момент инерции , итог занести в таблицу 1.

6. Вычислить относительную и абсолютную погрешности по формулам:

, (8)

. (9)

7. Занести значения погрешностей в таблицу 1.

Таблица 1

кг кг м м м кг.м2 кг.м2 кг.м2 кг.м2

Таблица 2

№ пп
с с с с ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ с2 с с с с
Ср

Задание 2.Определение момента инерции ненагруженнойсистемы

1. Снять грузики с крестовины.

2. Намотать нить на шкив так, чтоб груз находился на той же высоте .

3. Отпустить груз и найти время падения . Измерения повторить пару раз. Результаты занести в таблицу 2.

4. Произвести статистическую обработку времени по способу Стьюдента (таблица 2).

5. По формуле ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ (6) по среднему значению времени найти момент инерции , итог занести в таблицу 1.

6. Вычислить погрешности по формулам (8) - (9), заменив на , на , на . Результаты занести в таблицу 1.

Задание 3. Определение момента инерции четырёх грузиков

По формуле (7) найти момент инерции четырёх грузиков. Итог занести в таблицу 1.

Задание 4.Теоретическое определение момента инерции грузиков

1. Считая грузики вещественными точками, высчитать ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ их момент инерции по формуле

. (10)

2. Занести итог в таблицу 1. Сопоставить и .

3. Вычислить относительную и абсолютную погрешности по формулам:

;

.

4. Внеси значения погрешностей в таблицу 1.

Контрольные вопросы

1. Что именуется моментом инерции вещественной точки?

2. Что именуется моментом инерции твёрдого тела? От чего он зависит?

3. Момент инерции тел простейшей формы относительно оси, проходящей ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ через центр инерции.

4. Физический смысл момента инерции.

5. Что именуется моментом силы?

6. Вывести рабочую формулу для определения момента инерции.

7. Записать основной закон динамики вращательного движения.

8. Аксиома Штейнера.

9. Отыскать момент инерции однородного шара радиусом и массой относительно оси вращения, проходящей по касательной к поверхности шара.

10. Вывести формулу относительной погрешности для момента ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ инерции.

Рекомендуемая литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики (т.1). М.: Наука, СПб.: Лань, 2006.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Шк., 2004.

3. Справочное управление по физике. Ч.1. Механика, молекулярная физика, электричество, магнетизм: Учеб.-метод. пособие.-Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008.

Техника безопасности

1. К работе с установкой допускаются лица осведомленные с её ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ устройством и принципом деяния.

2. Для предотвращения опрокидывания установки нужно располагать её лишь на горизонтальной поверхности.

Составители: С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Г.Ф. Лемешко, В.С. Кунаков

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Методические указания к лабораторной работе № 10-А по физике

(Раздел «Механика»)

Редактор А.А.Литвинова

В печать

Объём 0,7 усл.п.л. Офсет ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ. Формат 60х84/16.

Бумага тип №3. Заказ № . Тираж . Стоимость

Издательский центр ДГТУ

Адресок института и полиграфического предприятия:

344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,1.


opredelenie-obstoyatelstvo-i-nekotorie-osobie-sluchai.html
opredelenie-obyomnoj-massi.html
opredelenie-ogneupornosti-glin-i-keramicheskih-mass.html