1 семестр - 1 курс / Лаб 7

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ

им. В.И. Ульянова (Ленина)»

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2

МАЯТНИК ОБЕРБЕКА

Выполнил: Роменский Максим Александрович

Факультет: ФКТИ

Группа: 4343

Преподаватель: Ходьков Д.А.

Оценка лабораторно-практического занятия
Выполнение ИДЗ	Вопросы		Подготовка к лабораторной работе	Отчет по лабораторной работе	Коллоквиум	Комплекснаяоценка

“Выполнено” “_______” ___________________

Подпись преподавателя ____________________

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ

им. В.И. Ульянова (Ленина)

Маятник Обербека

Лабораторная работа №7

Санкт-Петербург

2024

Исследуемые закономерности

Вращение маятника описывается основным уравнением динамики вращательного движения:

, где М – момент сил, действующих на маятник, I – его момент инерции.

Вращательный момент М сил, действующих на маятник, определяется выражением:

, где Т – сила, действующая на шкив маятника со стороны нити, – момент сил трения в оси маятника, R – радиус шкива, на который намотана нить с прикрепленным к ней грузом .

Движение груза на нити описывается вторым законом Ньютона:

С учетом этого уравнения момент сил, действующих на маятник, можно записать в виде:

С учетом, что угловое ускорение ε вращения маятника связано с ускорением а движения груза соотношением:

В этой формуле правая часть равенства есть постоянная величина. Отсюда следует, что вращение маятника для выбранного в опыте положения грузов является равноускоренным. Кроме того, следует, что увеличение момента инерции I системы должно приводить в данной работе к уменьшению углового ускорения ε ее вращения, и наоборот.

Если m – масса одного из грузов на крестовине, r – его расстояние до оси вращения маятника, то момент инерции крестовины с 4-мя грузами равен:

, где – суммарный момент инерции крестовины без грузов, - момент инерции одного из подвижных грузов, рассчитанный по теореме Гюйгенса-Штейнера, его собственный момент инерции, – постоянная часть момента инерции маятника Обербека.

Момент инерции в данной работе является экспериментально определяемой величиной. Для его нахождения запишем для двух различных положений и грузов m относительно оси вращения маятника:

, где , и при должно быть . В этой формуле величины - константы.

Для выполнения работы необходимо выполнить три серии измерений угловых ускорений маятника при трех различных удаленностях грузов на крестовине от оси ее вращения.

Угловое ускорение вращения маятника определяется по формуле:

, где   h / R – угол поворота шкива при прохождении грузом на нити расстояния h между двумя метками на установке за время t. Операцию определения времени t и вычисления ε в работе выполняет измерительный блок установки. При этом средние значения t и ε по четырем измерениям в одном опыте высвечиваются на ЖК дисплее установки.

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 7

МАЯТНИК ОБЕРБЕКА

Таблица 7.1

Таблица 7.2

Ответы на вопросы к лабораторной работе №7

МАЯТНИК ОБЕРБЕКА

1. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.

Ответ: Основной закон динамики вращательного движения гласит, что момент силы, действующий на вращающееся тело, равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение.

В этом законе момент силы равен произведению модуля силы на плечо силы (расстояние от точки приложения до оси вращения). Момент инерции равен произведению массы материальной точки на квадрат расстояния от неё до оси вращения.

2. Что называется моментом инерции твердого тела? В каких единицах он измеряется?

Ответ: Момент инерции твердого тела - это физическая величина, которая характеризует инертность тела относительно его вращения вокруг определенной оси. Момент инерции определяется распределением массы относительно оси вращения и самой оси. Чем больше момент инерции тела, тем сложнее изменить его скорость вращения. Момент инерции измеряется в в СИ или в .

Выполнил: Роменский Максим Александрович