- •Механика лабораторный практикум по физике.
- •Лабораторная работа 11 – 1 маятник максвелла
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •1. Проверка прямой пропорциональности углового ускорения маятника результирующему моменту приложенных сил
- •2. Проверка обратной пропорциональности углового ускорения маятника его моменту инерции
- •Порядок выполнения работы
- •Проверка основного закона динамики вращательного движения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11-4 определение момента инерции твердого тела методом крутильных колебаний
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11-5 соударение шаров
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11 – 6 определение коэффициента трения качения методом наклонного маятника
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11-8 определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Цена деления измерительной шкалы ____________
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11-9 определение скорости пули методом баллистического крутильного маятника
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
Механика лабораторный практикум по физике.
Омск
Издательство ОмГТУ
2008
Составители:
В.Н. Иванов, к. ф.-м. н., Г.П. Иванова, Т.Н. Кондратьева,
О.В. Кропотин, к. т. н., О.В. Лях, В.О. Нижникова,
О.Ю. Павловская, А.Г. Туровец, к. ф.-м. н.
Представлено описание семи лабораторных работ. Указание к каждой работе содержит краткие теоретические сведения, необходимые для правильного выполнения лабораторной работы, описание лабораторной установки, порядок выполнения работы, правила обработки результатов и контрольные вопросы.
Предназначен для студентов всех специальностей очной и заочной форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета.
Лабораторная работа 11 – 1 маятник максвелла
Цель работы: изучение движения маятника Максвелла и определение его момента инерции.
Приборы и принадлежности: лабораторная установка «Маятник Максвелла», секундомер.
Краткая теория
Маятник Максвелла представляет собой массивный диск, насаженный на стержень и подвешенный бифилярно с помощью нитей к горизонтальной опоре (рис. 1).
Е
Рис. 1
Достигнув положения равновесия, маятник, у которого потенциальная энергия полностью перешла в кинетическую, не остановится. Он по инерции будет продолжать вращение, нити начнут наматываться на стержень (уже с другой стороны), и маятник вновь поднимется вверх. Однако из-за убыли механической энергии вследствие трения нитей о стержень и сопротивления воздуха расстояние, пройденное маятником при подъеме, окажется меньше, чем при спуске.
Е
Рис. 2
В лабораторной работе экспериментально проверяется равноускоренный характер движения маятника Максвелла и определяется его момент инерции.
Определение момента инерции маятника Максвелла основано на использовании закона сохранения механической энергии.
Если пренебречь потерями энергии, то по закону сохранения механической энергии
. (1)
Здесь потенциальная энергия маятника, поднятого на высоту относительно положения равновесия,кинетическая энергия поступательного и вращательного движения маятника в нижней точке траектории (скорость поступательного движения центра масс маятника,угловая скорость,момент инерции маятника относительно оси симметрии).
Решая уравнение (1) относительно , получаем
. (2)
Поскольку движение маятника равноускоренное,
, , (3)
где – время, за которое маятник опустился с высотыдо нижнего положения. Если считать, что раскручивание нитей со стержня происходит без проскальзывания, то
, (4)
где радиус стержня.
Подставляя формулы (4) и (3) в (2), получаем формулу для определения момента инерции маятника Максвелла:
. (5)
Выражение (5) содержит величины, которые можно определить экспериментально.
Момент инерции маятника Максвелла можно вычислить также теоретически, используя соотношение:
, (6)
где момент инерции стержня относительно оси вращения (– масса стержня,– радиус стержня);– момент инерции диска относительно той же оси (– масса диска,внешний радиус диска).