Определение времени запаздывания при срабатывании фрикциона

Постановка задачи. Определите время запаздывания при срабатывании фрикциона, если известны массы левого и правого грузов m и m+m₀. В опыте измеряются высоты h_i, с которых спускается груз m+m₀, и соответствующие времена движения груза _i.

Указания к решению. Из (7.6) получаем

,

где ₀- время запаздывания при срабатывании фрикциона. Время ₀ определяют из графика, откладывая по оси абсцисс значения _i², а по оси ординат значения 2h_i. Экстраполируем экспериментальную зависимость до точки пересечения с осью абсцисс. Точка пересечения дает значение ₀².

Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки пред­ставлена на рис.7.2. На вертикальной стойке 1 за­креплены три кронштейна 2,3 и 4. На кронштейне 2 закреплен блок 5; трение в оси блока мало. Через блок перекинута нить малой массы с грузами 6 на концах. На кронштейне 2 за­креплен также электромагнит 7, с помощью которого производится торможе­ние системы. На кронштейне 3 смонтированы два фотодатчика, которые вы­дает на миллисекундомер 8 сигналыначала и окончания счета времени движе­ния системы при прохождении правым грузом оптической оси фотодатчиков. Положение оптической оси фотодатчика отмечено меткой на кронштейне 3. С помощью этой метки производится отсчет положения фотодатчика по милли­метровой шкале 9. Кронштейн 3 может перемещаться и фиксироваться на любом уровне стойки 1. Кронштейн 4- площадка с амортизатором для гашения удара груза после прохождения им зоны фотодатчика. Начальное положение правого груза определяется координатой его нижнего торца по шкале 9. Путь, пройдет правым грузом, определяется по разности начального положения нижнего торца груза и положения оптической оси фотодатчика.

Задания на проведение работы

На данной экспериментальной установке студенты могут выполнить задачи 2.1, 2.2., 2.3 и 2.4. Опытным путем определяются:

1. Ускорение движения грузов а_э;

2. Момент сил трения в подшипнике машины Атвуда М_тр;

3. Работа сил трения при движении грузов в машине Атвуда А_тр;

4. Время запаздывания при срабатывании фрикциона ₀.

Вариант задания определяет преподаватель для каждого студента индивидуально. Во всех задачах опытным путем определяется а_э. В задачах 2.2, 2.3 и 2.4 студенты должны произвести дополнительные измерения и расчеты.

Ниже подробно приводится порядок выполнения работы в задании 2.1. Для всех остальных заданий студенты должны предварительно продумать, какие дополнительные измерения им необходимо провести, придумать заголовки дополнительных таблиц (если таковые необходимы), вид графиков, а также самостоятельно вывести соотношения для оценки погрешности измерений. При выводе соотношений для оценки погрешности пользоваться материалом п.3 теоретического введения.

Порядок выполнения работы в заданиях

1. Выписать данные спецификации измерительных приборов.

2. Перекинуть через блок нить с грузами на концах и убедиться, что система находится в безразличном равновесии. Привести систему в исходное положение, опустив левый груз на резиновую подставку. При этом правый груз поднимается в верхнее положение. Отметить положение нижнего торца груза по миллиметровой шкале (значение у1').

3. Нажать клавишу СЕТЬ, расположенную на панели миллисекундомера. При этом загораются лампочки цифровой индикации и лампочка фотодатчика, включается фрикционный тормоз, удерживающий систему в исходном положении.

4. Установить кронштейн с фотодатчиком примерно посредине шкалы. Зафиксировать с помощью метки положение оптической оси фотодатчика (значение у₂^' на миллиметровой шкале).

5. Нажать клавишу СБРОС. При этом лампы цифровой индикации времени должны показывать нули. Положить на правый груз перегрузок массой m₀ и успокоить колебания груза.

6. Нажать клавишу ПУСК. При этом фрикционный тормоз отключается, система с грузами приходит в движение, миллисекундомер начинает отсчет времени. В момент прохождения нижним торцом правого груза оптической оси фотодатчика счет времени прекращается. НЕ ДОПУСКАТЬ удара правого груза об основание. Записать в таблицу время движения, зафиксированное секундомером.

7. Отжать клавишу ПУСК, привести систему в исходное состояние. Нажать клавишу СБРОС.

8. Повторить пп.6-7 не менее пяти раз. Результаты измерений записать в рабочую тетрадь, и, сделав пересчет от времени t к времени , записать в табл.7.1.

9.Установить новое положение фотодатчика у₂^'' ближе к основанию стойки. При выборе у₂^'' следует учесть, что точность эксперимента будет тем больше, чем больше разность у₂^' -у₂^''.

10. Повторить пп.6-8 для второго положения фотодатчика. Результаты измерений записать в табл. 7.1. Выключить прибор.