Порядок выполнения работы
Освободить маятник от дополнительных грузов, если таковые имеются.
С помощью штангенциркуля провести однократное измерение диаметра dвала.
Положить nперегрузковmна платформу, прикрепленную к шнуру, найти их суммарную массуmгр. Число перегрузковnуказано в таблицах измерений.
Вращая маятник, поднять груз на такую высоту, чтобы край платформы совпадал с нулевым делением вертикальной шкалы.
Отпустив маятник, измерить время t, в течение которого груз опустится на высотуh. Измерения времени произвести три раза. Вычислить среднее значение времени.
Укрепить на крестовине Nгрузовm0на одинаковом расстоянииRот оси вращения. Число грузовNуказано в таблицах измерений. Выполнить пункты 4-5.
Результаты измерений занести в таблицу.
Экспериментальную проверку выполнения основного закона динамики вращательного движения (3) можно осуществить аналитически и графически.
Обработка результатов эксперимента при аналитическом способе проверки
Таблица измерений и вычислений
|
№ пп |
d, мм |
m0, г |
Nm0
|
R, мм |
m, г |
mгр |
t, с |
с |
h, м |
, рад/с |
M, Нм |
J0, кгм2 |
J, кгм2 |
|
1 |
|
|
0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
- |
|
2 |
|
|
2m0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
2m0 |
|
|
3m |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
4m0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
,
Для всех четырех опытов по формулам (6) и (7) рассчитать угловое ускорение и вращающий моментМ.
По результатам первого опыта найти момент инерции маятника без грузов
.По формуле (1) найти момент инерции маятника с грузами для опытов 2-4.
Аналитическую проверку выполнения основного закона динамики вращательного движения модно осуществить в двух вариантах.
Вариант 1
В первом варианте проверки остается неизменным момент инерции маятника (опыты 2 и 3), т.е. J2=J3. Меняя грузы, движущиеся поступательно, мы тем самым изменяет момент силыТ, соответственно, изменяется и угловое ускорение маховика. Запишем уравнение динамики вращательного движения для этих опытов.
Из этих уравнений следует, что
Это соотношение и предлагается проверить в первой части работы.
Вариант 2
Во втором варианте проверки не изменяется масса поступательно движущегося груза (опыты 2 и 4). В приближении можно считать, что момент силы, действующей на маятник, также остается неизменным, т.е. М2=М4. Момент инерции маятника в этих опытах различен из-за разного количества закрепленных грузов. Запишем уравнение динамики вращательного движения для этих опытов.
Из этих уравнений следует, что
Это соотношение проверяется во второй части работы.
Обработка результатов эксперимента при графическом способе проверки Задание 1
Таблица измерений и вычислений
|
№ пп |
d, мм |
m0, г |
Nm0
|
R, мм |
m, г |
mгр |
t, с |
с |
h, м |
, рад/с |
M, Нм |
J0, кгм2 |
J, кгм2 |
|
1 |
|
|
0 |
|
|
1m |
|
|
|
|
|
|
- |
|
2 |
|
|
0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
0 |
|
|
3m |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
2m0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
4m0 |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
,
Вычислить в опытах 1, 2, 3 (при неизменном моменте инерции) угловое ускорение и вращающий моментМпо формулам (6) и (7).
Построить график зависимости углового ускорения от вращающего момента
.Определить по графику момент инерции маятника без грузов на спицах J0.
Вычислить в опытах 4, 5 угловое ускорение и момент инерцииJпо формулам (6), (1).
По результатам опытов 2, 4, 5 (при неизменном моменте силы) построить график зависимости углового ускорения от момента инерции
.По характеру графической зависимости сделать вывод о проделанной работе.