ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Волго-Вятский филиал

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1–2

Изучение законов вращательного движения на крестообразном маятнике Обербека

для студентов по направлению «Телекоммуникации»

Нижний Новгород 2008

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Изучение законов вращательного движения на крестообразном маятнике Обербека

Составитель Б.М. Горюнов.

Научный редактор Н.Ф. Перепеченков

Издание одобрено на заседании кафедры «___» _____________ 200__ г.

Протокол № ____

Цель работы: изучение основного закона динамики вращательного движения твердого тела.

Принадлежности: маятник Обербека, набор грузов, секундомер, масштабная линейка, штангенциркуль.

1. Описание экспериментальной установки и вывод рабочих формул

Вращение системы твердого тела постоянной массы и груза m вокруг неподвижной оси блока маятника Обербека (рис. 1) описывается основным законом динамики вращательного движения

J_cε = M_mg – M_тр, (1)

г де J_с = J + mr² – момент инерции системы, J – момент инерции маятника, m – масса груза на нити, r – радиус блока маятника, M_mg = mgr – момент силы тяжести, действующей на груз, M_тр – момент силы трения, приложенной к оси маятника.

Рис. 1

Связь между угловым ускорением блока и линейным ускорением груза выражается очевидным соотношением

ε = (2)

и ускорение груза

а = , (3)

где h – высота падения,

t – время падения груза из состояния покоя.

Отсюда

(J + mr²) = mgr – M_тр (4)

и J = mr(g – а) – M_тр = M_N – M_тр (5)

Используя формулу (5) для двух различных грузов m₁ и m₂ получаем

J (6)

и M_тр = mr(g – а) – J (7)

2. Порядок выполнения работы Задание 1

1. Установите грузы m₀ на некотором расстоянии R от оси маятника, чтобы маятник находился в безразличном равновесии.

2. Увеличивая нагрузку на нить, найдите минимальное значение массы m_min, при котором маятник начинает вращаться. Оцените величину момента сил трения.

3. Укрепите на нити некоторый груз m₁ > m_min и проведите опыт п = 5 раз при некоторой определенной высоте h падения груза.

4. Повторите этот опыт для различных положений R грузиков m₀ (4-5 раз).

5. Проделайте ту же серию (п.1 – п.4) экспериментов для нескольких значений масс m_i грузов.

6. Результаты измерений свести в таблицу 1.

r = (… ± …) м; h = (… ± …) м

Таблица 1

m, кг	R, м	№ t, с					tср, с