1й семестр / Lab_01-17% / LAB1-17
.DOCРязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра физики
Отчет
О лабораторной работе №1-17.
“Изучение законов вращательного движения с помощью маятника Максвелла”
Выполнил:
Студент гр. 010
Козлов Сергей
Проверил:
Рязань 2000г.
Цель работы: Изучение законов вращательного движения, экспериментальное определение моментов инерции сменных колец с помощью маятника Максвелла.
Маятник Максвелла представляет собой диск, закрепленный на стержне, подвешенный на бифилярном подвесе.
На диске могут крепиться сменные кольца.
Введем условные обозначения:
m1 – масса стержня с насажанном на него диском.
m2 – масса сменного кольца.
d – диаметр стержня.
D1,D2 – внутренний и внешний диаметр сменных колец.
J1 – момент инерции стержня с диском относительно оси O, проходящей через центр инерции маятника перпендикулярно плоскости диска.
J – момент инерции сменного кольца относительно той же оси.
m суммарная масса маятника со сменным кольцом.
J - суммарный момент инерции со сменными кольцами относительно оси О.
Наматывая нити подвеса на стержень, можно поднять маятник в верхнее положение. За начало отсчета возьмем нижнее положение, отстоящее от верхнего на h.
Когда маятник находится в верхнем положении, он обладает потенциальной энергией.
U=mgh (1)
При раскручивании и опускании маятника происходит переход потенциальной энергии в кинетическую. Энергия маятника в нижнем положении определяется только кинетической энергией, которую можно записать в виде:
K=mV2/2+JW2/2 (2)
где V поступательная скорость движения центра инерции маятника при пересечении им нижнего положения; W угловая скорость вращения маятника.
В соответствии с законами сохранения энергии:
mgh=mV2/2+JW2/2 (3)
Воспользовавшись соотношением V=Wd/2 получим:
mgh/V2=m/2+2J/d2 (4)
Если маятник опустился на расстояние h за время t то из кинематических соотношений для равноускоренного движения следует, что V2=4h2/t2 (5) .
Подставляя (5) в (4) находим
md2
gt2
J=
- 1 -J1 (7)
4 2h
