
- •Фгоу впо «калининградский государственный технический университет»
- •2. Понятие энергии. Общефизический закон сохранения энергии
- •3. Понятие механической энергии и работы силы. Закон сохранения механической энергии
- •4. Понятие о потерях механической энергии и коэффициенте полезного действия (к.П.Д.) машины. Расчёт машины Обербека
- •4.1. Потери механической энергии и работа непотенциальных сил. К.П.Д. Машины
- •4.2. Расчёт к.П.Д. Машины Обербека при опускании груза
- •4.3. Расчёт к.П.Д. Машины Обербека при подъёме груза
- •4.4. Дополнительные расчёты и сравнительный анализ идеальной и реальной машины Обербека
- •5. Порядок выполнения работы
- •5.1. Экспериментальная часть
- •5.2. Обработка результатов
- •6. Вопросы для проверки (примерные)
- •Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия вблизи поверхности Земли
5. Порядок выполнения работы
5.1. Экспериментальная часть
Для выполнения опытов требуются:
штатив с машиной Обербека;
четыре груза с одинаковыми массами m;
секундомер.
На штативе имеется линейка для измерения высоты подъёма груза. Внизу установлена подставка - упор, на который опускается груз.
Нить с подвешенным грузом наматывается на малый радиус r двухступенчатого шкива, масса шкива mшк.
На конце нити
постоянно закреплён подвес для грузов
массой mo.
На вращающейся
втулке крестообразно ввинчены четыре
стержня; каждую продольную пару стержней
следует считать одним стержнем длиной
ст
и массой
mст
(см. рис.3).
На стержнях установлены четыре груза массой mгр, расстояние от оси вращения до центра каждого груза b (см. рис.3).
Внимание: 1. Проверьте балансировку грузов на стержнях, для этого снимите нить с дополнительного блока, поставьте подвес на верхнюю площадку и убедитесь, что крестовина в разных положениях находится в равновесии.
2. Перед началом опыта научитесь пользоваться секундомером и выполнять правильно отсчёт по шкале линейки: отсчёты по шкале выполняются по нижнему срезу подвеса, закреплённого на нити; высота определяется как разность нижнего и верхнего отсчётов на шкале линейки;
3. Данные о размерах и массах см. на установках и ниже.
Наименование параметра |
Обозначение |
Номер установки |
6А
| ||
Масса подвеса, г |
m0 |
(92,0 0,1)
|
Масса дополнительного груза, г |
m |
(37,8 0,1) |
Масса стержня, г |
mст |
(118 1) |
Масса постоянного груза, г |
mгр |
(195 2) |
Масса шкива, г |
mшк |
(116 1) |
Малый радиус двухступенчатого шкива, см |
r |
(2,15 0,05) |
Большой радиус двухступенчатого шкива, см |
R |
(4,0 0,1) |
Длина стержня, см |
lст |
(54 0,2) |
Расстояние от оси вращения до центра основного груза, см |
b |
(18,50,1) |
Высота опускания груза, см |
h |
(51,0 0,1)
|
Прямые измерения выполняются следующим образом:
опустить подставку - подвес на нити вниз и установить первый груз m1 = =(mo+m) г;
вращая втулку со стержнями рукой, поднять груз на высоту h (см. на установке), при этом нить должна наматываться на малый радиус шкива справа, т.е. идти вертикально вверх на дополнительный блок;
опустить груз и одновременно включить секундомер, (отпуск груза осуществляется освобождением втулки, эту операцию вместе с включением секундомера должен делать один человек). Перед пуском груза проверить, чтобы груз не раскачивался;
в момент опускания груза на упор (лёгкий удар) выключить секундомер и записать время в табл. 1;
после короткой остановки груза на упоре нить на шкиве автоматически перебрасывается и груз начинает подниматься вверх, останавливаясь на высоте h1 = (h - h*) см, где h*- отсчёт по шкале линейки (для нижнего среза подвеса на нити). Занести значение h* в табл. 1;
в момент остановки на первом подъёме надо взяться рукой за втулку, чтобы предотвратить дальнейшее вращение. Затем, поворачивая втулку рукой, перемотать нить и снова поднять груз на высоту h;
повторить опыт с одним и тем же грузом 10 раз, занося данные в табл. 1;
следующие опыты провести согласно указаниям табл. 1, увеличивая массу грузов на нити;
условия опытов для грузов с массами m2, m3, m4 такие же, как для груза с массой m1.
Таблица 1
Колич. |
m1=mo+m |
m2=mo+2m |
m3=mo+3m |
m4=mo+4m |
| |||||
измер. n |
tк, с |
h*, см |
tk, c |
h*, см |
tk, c |
h*, см |
tk, c |
h*, см |
| |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
|
После завершения прямых измерений снять грузы с подвеса на нити и уложить их в коробку.