4

ИжГТУ

Кафедра физики

Лабораторная работа № 2.

Проверка основного закона динамики вращательного движения

Выполнил: Проверил:

Студент Шиляев. Наймушина

Группа С01-041-1

Лабораторная работа по механике.

Проверка основного закона динамики вращательного движения.

Цель: 1) Определить момент инерции маятника Обербека;

2) проверить основной закон динамики вращательного движения.

Приборы и принадлежности: установка-маятник Обербека, нить, набор грузов, линейка.

Ход работы:

1) Стержни крестовины завинтим до упора, грузы Р закрепим на середине стержней (15 см). Уравновесим маховик в положении указанном на рисунке малым смещением грузов 1, 3, а затем, повернув крестовину на 90⁰ – грузами 2, 4.

4 2) Взвесим платформу с крючком (m₀). На платформу установим

3 груз массой m₁.

1 3) Закрепим нить на малом радиусе r двухступенчатого шкива.

2 Вращая крестовину против часовой стрелки, переведём платформу

Рисунок. в вернее положение и зафиксируем маятник нажатием сердечника электромагнита.

4) По шкале определим ход h груза (m₀+m₁), как разницу его верхнего и нижнего положения.

0.5 м

5) Нажмём кнопку “сброс”. На табло высветятся “0”. После нажмём кнопку “пуск”.

6) Проведём отсчёт времени t хода маятника по миллисекундомеру.

7) Измерения повторим 5 раз и определим среднее значение .

8) Повторим всё, что указанно в пунктах 3-7 для грузов массой:

0.104 кг

. 0.160 кг

9) Не меняя положения грузов Р, закрепим нить на большом радиусе R шкива.

10) Повторим измерения по пунктам 3-7 для грузов .

11) Данные занесём в следующую таблицу:

№	r, м	, с	, с	, с
1 2 3 4 5	0.022 м	7.707 c 7.648 c 6.449 c 6.448 c 6.409 c	5.226 c 5.204 c 5.236 c 5.117 c 5.126 c	4.358 c 4.613 c 4.740 c 4.373 c 4.242 c
		6.932 c	5.175 c	4.465 c
№	R, м	, с	, с	, с
1 2 3 4 5	0.044 м	3.960 c 3.892 c 3.721 c 3.821 c 3.866 c	2.989 c 3.006 c 2.815 c 2.685 c 2.984 c	2.439 c 2.452 c 1.906 c 2.513 c 2.443 c
		3.852 c	2.895 c	2.351 c

12) Рассчитаем значение , M и I – по формулам:

1) Для малого радиуса:

0.979 рад/с²

1.693 рад/с²

2.156 рад/с²

0.01 Н*м

0.02 Н*м

0.03 Н*м

0.01

0.012

0.013

2) Для большого радиуса:

1.531 рад/с²

2.711 рад/с²

4.111 рад/с²

0.021 Н*м

0.044 Н*м

0.067 Н*м

0.014

0.0162

0.0163

13) Вычислим границы доверительного интервала в определении момента инерции, где - приборные погрешности, - случайная погрешность.

 - цена деления измерительного прибора;

t,95 – значение коэффициента Стьюдента.

1.06*10^-3 м

0.01 кг

1.06*10^-3 м

0.785 c

0.011

0.015

Для малого радиуса: 0.003

0.004

Для большого радиуса: 0.006

0.008

Проверка основного закона динамики для вращательного движения.

Меняя массу груза или радиус шкива, что ведёт к изменению момента силы, при неизменном положении грузов на крестовине, убедиться в том, что угловое ускорение изменяется пропорционально моменту силы, а отношение остаётся постоянным, т.е. момент инерции крестовины не изменяется.

0.014 0.014 0.014

Из этого следует то, что основной закон динамики для вращательного движения выполняется.

Вывод: Мы Определили момент инерции маятника Обербека. Также поверили выполнение основного закона динамики для вращательного движения. Для нашего случая основной закон динамики для вращательного движения выполняется. Проверку этого закона мы провели следующим образом: меняя массу груза или радиус шкива, что ведёт к изменению момента силы, при неизменном положении грузов на крестовине, мы убедились в том, что угловое ускорение изменяется пропорционально моменту силы, а отношение остаётся постоянным, т.е. момент инерции крестовины не изменяется.