Перевірка залежності кутового прискорення від моменту сил за умови, що момент інерції маятника Обербека є сталою величиною
1 Значення мас тіл, що використовуються в лабораторній роботі, радіус шківа r вважаються відомими. Запишіть значення mA1, mA2, r у табл. 2.3.1 (тіло А складається із двох частин масою mA1 та mA2).
Таблиця 2.3.1
| mA1 = <mA1> ± ΔmA1 = |
| mA2 = <mA2> ± ΔmA2 = |
| r = <r> ± Δr = |
2 Установіть тягарці, що знаходяться на спицях маятника, на однаковій відстані від осі обертання. Збалансуйте маятник за допомогою цих тягарців так, щоб він знаходився у стані байдужої рівноваги. Щоб упевнитися, що маятник збалансований, простежте за процесом зупинки маятника. Якщо швидкість обертання буде зменшуватися до нуля монотонно, то це означає, що маятник є збалансованим.
3 Перевірте електричне з’єднання секундоміра з верхнім (позиція 6, рис. 2.3.1) та нижнім столиком-вимикачем 8. Увімкніть секундомір.
4 Підвісьте тіло А масою mA1 (без додаткового тягарця масою mA2) до нитки. Відрегулюйте довжину нитки за допомогою гвинта на тягарці А так, щоб цей тягарець вимикав секундомір, торкаючись нижнього столика-вимикача 8 (рис. 2.3.1) у момент повного розмотування нитки.
5 Підніміть тіло А до верхнього столика вимикача 6 (рис. 2.3.1). При цьому нитку потрібно навити на шків рівномірно. Зверніть увагу: навивати нитку на шків в усіх експериментах потрібно в одному й тому самому напрямку. Нитка повинна звисати з того боку шківа, щоб тіло А знаходилося над столиками-вимикачами 6, 8 (рис. 2.3.1). Визначте висоту тіла А H1 відносно нижнього столика-вимикача (на рис. 2.3.1 позначено H), а також похибку цього вимірювання ΔH1. Результат запишіть у табл. 2.3.2.
Таблиця 2.3.2
| H1 = <H1> ± ΔH1 = | ||||
| Номер досл. (і) | t1,с | h1, м | Δt1,с | Δh1, м |
| Сер. | ||||
| M1zрез = < M1zрез > ± ΔM1zрез = | ||||
| β1z = < β1z > ± Δβ1z = |
6 Установіть верхній столик-вимикач так, як це показано на рис. 2.3.1. Установіть на секундомірі нульові значення часу. Для цього натисніть на кнопку “Сброс”. Відпустіть тіло А (швидкість його в момент проходження верхнього столика-вимикача повинна дорівнювати нулю). Визначте час t1 його падіння з висоти H1, а також висоту його підйому h1 відносно нижнього столика-вимикача (рис. 2.3.1). У момент проходження верхнього столика відбувається вмикання секундоміра, в момент торкання нижнього столика-вимикача секундомір зупиняється. Дослід повторити п'ять разів, дані записати в табл. 2.3.2.
7 Визначте середні значення < t1 >, 
, а також похибки 
та 
, використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань. Результати запишіть у табл. 2.3.2.
8 Використовуючи формулу (2.3.3), визначте середнє значення кутового прискорення 
, а також її похибку:
,
. (2.3.10)
Результат запишіть у табл. 2.3.2.
9 Використовуючи формулу (2.3.7), визначте середнє значення результуючого моменту сил 
, а також його похибку:
,
(2.3.11)
де g = 9,81 м/с2, Δg = 0,01 м/с2. Результат запишіть у табл. 2.3.2.
10 З’єднайте з тілом А масою mA1 додатковий тягарець масою mA2. Відрегулюйте довжину нитки за допомогою гвинта на тягарці А так, щоб цей тягарець вимикав секундомір, торкаючись нижнього столика-вимикача 8 (рис. 2.3.1) у момент повного розмотування нитки.
11 У табл. 2.3.3 запишіть такі дані: < H2 > = < H1 >, ΔH2 = ΔH1. Висота підйому залишається такою самою, як і в попередніх експериментах.
12 Проведіть вимірювання часу падіння t2 та висоти підйому h2 аналогічно, як це робилося в пункті 6. Запишіть результати п’яти вимірів величини t2 та h2 у табл. 2.3.3.
Таблиця 2.3.3
| H2 = < H2 > ± ΔH2 = | ||||
| Номер досл. (і) | t2,с | h2, м | Δt2,с | Δh2,м |
| Сер. | ||||
| M2zрез = < M2zрез > ± ΔM2zрез = | ||||
| β2z = < β2z > ± Δβ2z = |
13 Вимкніть секундомір.
14 Визначте середні значення 
, 
, а також похибки 
та 
, використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань. Результати запишіть у табл. 2.3.3.
15 Визначте середнє значення кутового прискорення 
та її похибки, використовуючи співвідношення, що аналогічні формулам (2.3.10). Результат запишіть у табл. 2.3.3.
16 Визначте середнє значення результуючого моменту сил 
та його похибки, використовуючи формули, що аналогічні співвідношенням (2.3.11). Результат запишіть у табл. 2.3.3.
17 Визначте відношення кутових прискорень, а також похибку цього відношення:
,
. (2.3.12)
Результат запишіть у вигляді
.
18 Визначте відношення результуючих моментів сил за формулою
,
а також відповідну похибку
.
(2.3.13)
Результат запишіть у вигляді
.
19 Порівняйте відношення 
з 
( 
). Зробіть висновок: чи виконується основне рівняння динаміки обертального руху в експерименті?
Контрольні питання[4])
1 Момент сили і момент імпульсу. Рівняння моментів для матеріальної точки.
2 Рівняння моментів для системи матеріальних точок. Закон збереження моменту імпульсу.
3 Плоский рух твердого тіла. Кутова швидкість обертання твердого тіла. Миттєва вісь обертання.
4 Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі. Рівняння динаміки обертального руху відносно нерухомої осі.
5 Момент інерції циліндра (диска) відносно осі симетрії.
6 Момент інерції стрижня.
7 Теорема Гюйгенса-Штейнера.
8 Робота тіла, що обертається навколо нерухомої осі.
9 Кінетична енергія твердого тіла за умови плоского руху.
10 Рівняння руху і рівноваги твердого тіла. Скочування твердого тіла без ковзання з похилої площини (на прикладі циліндра, що скочується).
11 Доведіть формулу (2.3.3).
12 Доведіть формулу (2.3.7).
13 Доведіть формулу (2.3.8).
14 Доведіть формулу (2.3.9).
15 Доведіть формулу (2.3.10).
16 Доведіть формулу (2.3.11).
2.4 Лабораторна робота
«Експериментальне вивчення пружного і непружного удару за допомогою балістичного маятника»
Мета роботи: 1) визначити енергію дисипації при абсолютно непружному ударі; 2) визначити енергію дисипації та коефіцієнт відновлення відносної швидкості для частково пружного удару.
Обладнання: 1) балістичний маятник; 2) металева трубка; 3) куля; 4) лінійка.
Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 1437;