Уфимский государственный авиационный технический университет

Лабораторная работа №13

(по физике)

Изучение закона сохранения механической энергии

Факультет: ИРТ

Группа: Т28-120

Выполнил: Дымов В. В.

Проверил:

Уфа – 2002

1. Цель работы: Изучение закона сохранения механической энергии и проверка его справедливости с помощью маятника Максвелла.

2. Приборы и принадлежности: маятник Максвелла.

1. Основание

2. Регулируемые ножки

3. Колонка, миллиметровая шкала

4. Неподвижный нижний кронштейн

5. Подвижный кронштейн

6. Электромагнит

7. Фотоэлектрический датчик №1

8. Вороток для регулирования длины бифилярной подвески маятника

9. Фотоэлектрический датчик №2

10. Маятник

11. Заменные кольца

12. Миллисекундомер

3. Таблица с результатами измерений и вычислений

3.1 Результаты измерений

t, сек	m, кг	hmax, м	tcp, с	J, кг*м2	a, м/с2
t1=2,185 t2=3,163 t3=2,167	mд=0,124 mо=0,033 mк=0,258 m=0,425	hmax=0,4025	tср=2,1717 tср=2,171±0,008	J=7,368*10-4	a=0,1707 a=0,1707±0,001

3.2 Результаты опытов

№ опыта	t, сек	h, м	En, Дж	En, Дж	Ek, Дж	Ek, Дж
1	t’=1,55	h’=0,205	En’=0,8337	En’=2,8138*10-2	Ek’=1,288	-
2	t’’=0	h’’=0,4025	En’’=2,1216	-	Ek’’=0	-
3	t’’’=2,1717	h’’’=0	En’’’=0	-	Ek’’’=2,1219	-

4. Расчет результатов измерений и погрешностей

4.1. Прямое измерение времени полного падения маятника

t₁=2,185c.

t₂=3,163c.

t₃=2,167c.

4.2. Расчет среднего времени полного падения

4.3. Расчет ускорения поступательного движения маятника

l=0,465м – длина нити

R=0,0525м – радиус кольца

h=l-R-0,01м=0,4025м – путь при падении маятника

4.4. Расчет высоты положения маятника в момент времени t’

;

; ;

v’ – скорость поступательного движения в момент времени t’

- скорость вращательного движения оси маятника в момент времени t’

r=0,0045м – радиус оси маятника

4.5. Вычисление момента инерции маятника

J₀ – момент инерции оси маятника

m₀=0,033кг – масса оси маятника

D₀= – диаметр оси маятника

J_д – момент инерции диска

m_д=0,124кг – масса диска

D_д= – диаметр диска

J_к – момент инерции накладного кольца

m_к=0,258кг – масса накладного кольца

D_к=0,11м – диаметр накладного кольца

4.6. Вычисление потенциальной энергии маятника относительно оси, проходящей вдоль оси

маятника, при положении в момент времени t’

4.7. Вычисление кинетической энергии маятника в момент времени t’

-кинетическая энергия поступательного движения

-кинетическая энергия вращательного движения

4.8. Расчет погрешности прямых измерений

4.9. Расчет погрешностей косвенных измерений

5. Конечные результаты:

6. Вывод:

Полная механическая энергия маятника в некоторый момент времени равна E=E_n+E_k

Для опыта №1: E’=E_n’+E_k’=0,8337Дж+1,288Дж=2,1217Дж

Для опыта №2: E’’=E_n’’+E_k’’=2,1216Дж+0=2,1216Дж

Для опыта №3: E’’’=E_n’’’+E_k’’’=0+2,1219Дж=2,1219Дж

Из данных опытов следует, что (разница в 10_­­^-3Дж обусловлена несовершенством измерительных приборов), следовательно, закон сохранения полной механической энергии верен.