АП-13а,б; 43аб; 53 ЭМ-43,73,93 / lb / _5

Лабораторная работа №5

ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Цель работы - экспериментальная проверка основного закона

динамики вращательного движения тела вокруг неподвижной оси.

Описание методики эксперимента. Основной закон динамики

вращательного движения тела вокруг неподвижной оси можно пред-

ставить в виде:

r2

M

I

,

где M

– результирующий

момент сил, дей-

ствующих на тело, I - момент инерции тела; ε –

r1

его угловое ускорение.

В лабораторной работе этот закон прове-

T

ряется с помощью маятника Обербека (рис.1),

m

состоящего из четырёх стержней, укреплённых

mg

под прямым углом друг к другу на муфте, свя-

Рис.1

занной с двумя шкивами с различными радиу-

сами r1

и r2. Муфта закреплена на горизонтальной оси, вокруг кото-

рой маятник может свободно вращаться. К шкиву прикрепляется

нить, на которой подвешен груз массой m. На стержнях могут закреп-

ляться грузы, от массы и расположения которых зависит момент

инерции всего маятника.

Движение маятника происходит под действием вращающего

момента M , создаваемого силой натяжения нити T :

М = Т.r.

Груз массой m движется поступательно в соответствии со 2-ым

законом Ньютона: mg - T = ma , где mg - сила тяжести, a -ускорение

груза, которое связано с угловой скоростью вращения шкива форму-

лой a = r. Таким образом, T = mg - ma и М = m(g-a)r. Ускорение гру-

за определяется экспериментально путём измерения времени t

про-

хождения грузом некоторого определённого расстояния

h

at 2

. От-

2

сюда следует, что a

2h

и тогда

t 2

2h

rt 2 ,

(1)

M mr(g

2h

) .

(2)

t2

M1

M 2

I = const.

(3)

r, м

t, с

<t>, с

M, н м

, с-2

M/ , кг м2

1

0,042

A

2

0,021

B

2h

;

M

mr (g

2h

) ;

1

r

t

2

1

1

t

2

1

1

1

2h

;

M

mr (g

2h

) .

2

r

t

2

2

2

2

t

2

2

2

=

А-В

100%

(А+В)/2