6_Laboratornaya_fizika

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Лабораторная работа №6

По дисциплине	ФИЗИКА
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение момента инерции с помощью маятника Обербека

Вариант №6

Автор: студент гр. ЭРБ-18-1			________________	/_Сковородкин И.И.._/
			(подпись)
ОЦЕНКА: ___________
Дата: ________________
ПРОВЕРИЛ	ассистент		______________	/ Скалецкая И.Е. /
	(должность)		(подпись)	(Ф.И.О.)

Санкт-Петербург 2018 год

Цель работы:

Исследовать зависимость момента инерции крестовины с надетыми на нее грузиками от распределения массы относительно оси вращения, проходящей через центр масс.

Краткое теоретическое содержание:

Явление, лежащее в основе работы: в основе эксперимента, лежит основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела

(1)

где - суммарный момент внешних сил, приложенных к телу относительно оси вращения; J - момент инерции тела относительно той же оси; .

Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Момент инерции тела - мера инертности тела при вращательном движении, подобно тому как масса тела является мерой инертности тела при поступательном движении. Момент инерции тела зависит от распределения массы тела относительно оси вращения.

Момент силы относительно точки О определяется как векторное произведение

Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы:

На груз действует сила тяжести P=m*g и сила натяжения F, поэтому на основании второго закона Ньютона можно записать

(2)

где g - ускорение свободного падения; а - ускорение, с которым движется груз.

Крестовина приходит во вращательное движение под действием момента силы натяжения

(3)

где - радиус шкива.

Из уравнений (1) - (3) можно получить

(4)

Так как угловое ускорение связано с ускорением а соотношением то формулу (4) можно записать в виде

(5)

Где ; h – путь пройденный грузом за время t.

Таким образом,

(6)

Схема установки:

Маятник Обербека состоит из крестовины, на стержнях которой находятся грузы. Они могут перемещаться по стержням и закрепляться в нужном положении (рис.2 ). Крестовина с грузами насажена на вал, на котором укреплены два шкива различного радиуса. На шкив намотана нить, которая переброшена через блок. К ее концу привязана гирька, момент силы тяжести которой уравновешивает момент сил трения (вес этой гирьки в расчетах не учитывается).

К концу нити подвешивают груз массой m, под действием силы тяжести которого система приводится в движение

Экспериметальные данные

Физ. величина
Единицы измерений	См	* 10^-3	Кг*м^2	*10^-3	Кг*м^3
№ опыта
1	24.21	58.61	1,904	3,44	0,112
2	22.21	49.33	1,349	2,43	0,067
3	20.21	40.84	0,969	1,67	0,039
4	19.21	36.90	0,803	1,36	0,029
5	18.21	33.16	0,659	1,10	0,022
6	17.21	29.62	0,540	0,88	0,016
7	16.21	26.76	0,449	0,72	0,012
8	15.21	23.13	0,349	0,53	0,008

Физ. Величина	r	t
Ед. измерения Номер опыта	см	с	с	Кг*	Кг*
1	24,21	5,635	5,674	1,904	1,804
		5,741
		5,645
2	22,21	5,372	5,208	1,349	1,401
		5,097
		5,154
3	20,21	4,961	4,853	0,969	1,033
		4,706
		4,837
4	19,21	4,664	4,646	0,803	0,862
		4,602
		4,671
5	18,21	4,466	4,442	0,659	0,699
		4,437
		4,357
6	17,21	4,264	4,257	0,540	0,546
		4,199
		4,308
7	16,21	4,108	4,118	0,449	0,422
		4,116
		4,131
8	15,21	3,909	3,875	0,349	0,325
		3,900
		3,817

Погрешности

Прямые: m=1 [г] Косвенные:

Вывод: на лабораторной работе получил зависимость момента инерции крестовины с надетыми на нее грузиками от распределения массы относительно оси вращения, проходящей через центр масс. Чем выше радиус шкива, тем выше момент инерции крестовины. Погрешность исследования составила 0.93%.