Теоретическая часть
Знать законы кинематики и динамики вращательного движения.
Вывести формулу:
где (m) – масса груза на нити.
(D) – диаметр шкива.
(t) – время опускания груза.
(h) – высота груза (длина нити).
Знать размерности: угловой скорости, углового ускорения, момента силы, момента инерции.
Практическая часть
Определить момент инерции маховика.
Обработать результаты измерений.
Знать и посчитать погрешность.
Выразить все измерения в системе СИ.
№ |
m |
h |
D |
t |
tср |
I |
Iср |
ΔI |
σ |
f % |
I=Iср± στ |
1. 2. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерения и обработка результатов
Закрепляют груз массы (m) на шпагате (нити).
Наматывают нить на шкив предварительно измерив его диаметр.
Определяют время опускания груза с высоты h.
Опыт повторяют 3 раза ( для каждого груза).
Повторяют опыт 3 раза, меняя массу груза.
Описание к работе по определению момента инерции маховика
Наблюдая
равноускоренное движение вращающегося
тела под действием постоянного вращающего
момента (М) и углового ускорения, можно
на основании основного закона динамики
вращательного движения записать
(1) откуда
(2) определить момент инерции тела
относительно оси вращения. В качестве
вращающегося тела используется маховик,
представляющий собой диск сидящим
плотно на валу. Вал может вращаться на
подшипниках с очень малым трением вокруг
горизонтальной оси. Ось вращения проходит
через центр тяжести маховика. На валу
маховика находится шкив, на который
наматывается нить. На свободный конец
нити помещается груз, приводящий систему
в движение. Под действием груза на
маховик появляется вращательный момент.
,
где
плечо действия (
)
равное радиусу или половине диаметра
шкива ,(
)-
сила, вызывающая вращение. Если груз
(
)
действует на нить с силой (Р),
то нить действует на груз с силой (
)
по закону Ньютона. Для определения силы
рассмотрим движение груза вниз.
На груз действуют сила тяжести:
1. Вес Р
2. Сила натяжения нити Т
Под действием этих
сил груз будет совершать движение с
ускорением (а),
которое определяется из соотношения
(5), отсюда
(6), тогда из (3) выражения следует:
(7)
(ε) - угловое ускорение связано с линейным соотношением:
(8)
Измеряя время падения с высоты h и саму высоту, найдем линейное ускорение:
(9)
С учетом 7, 8, 9
выражений формулу для момента инерции
маховика
отсюда
.
Контрольные вопросы:
Что называется моментом инерции?
Что называется моментом силы?
Что влияет на точность полученного результата?
Вывести II – закон Ньютона для вращательного движения?
Как записывается основной закон динамики для вращательного движения?
№8 Лабораторная работа