физика все лабы / 102 / лаб.физ.102

1. Цель работы: заключается в экспериментальной проверке основного закона динамики вращения твердого тела.

2. Краткая теория.

Абсолютно твердым телом называют систему взаимодействующих материальных точек, расстояние между которыми не изменяются в процессе движения тела.

Основной закон динамики вращения твердого тела можно получить применение Второго закона Ньютона к движению каждой из точек этого тела. Скорость изменения импульса равна приложенным силам.

Инвентарные свойства материальной точки, движущийся по окружности, определяются ее моментальной инерции относительно оси вращения

где I_i – момент инерции точек,

m_i – масса точки

r_i – расстояние до оси вращения.

Сумма момента инерции отдельных точек тела относительно оси называется моментом инерции тела относительно этой оси.

Сумма моментов внешних сил называется результирующим или главным моментом внешних сил относительно оси.

Основной закон динамики вращательного твердого тела. Произведение вектора ускорение на момент инерции тела равного главному моменту внешних сил:

1. Момент инерции однородного цилиндра радиуса R и массой m относительно оси равен:

2. Момент инерции однородного стержня длинной L и массой m относительно оси проходящей через его конец определяется по формуле:

3. Момент инерции однородного стержня длинной L и массой m относительно проходящей через его середину равен

3. Схема установки

h

T

T

R₀

1

2

4

3

1. Груз закрепленный на стержне.

2. Стержень

3. Груз закрепленный на нити.

4. Нить к которой прикреплен груз.

4. Характеристика измерительных приборов.

1) Лабораторная установка с закрепленными тремя стержнями на вращающейся части.

2) Гири по 50 грамм 4 штуки

3) Гиря 100 грамм 1 штука.

4) Электронный секундомер с точностью измерения 0,01 сек.

5. Протокол наблюдений.

№	do м	m1 кг	m2 кг	mL кг	L м	I1 кг м2	кг	м	d м	r м	I2 кг м2
	0,1	0,11	0,16	0,128	0,26	0,01	0,05	0,014	0,026	0,25	0,064

Проверка пропорциональности угловых ускорений маятника моментом приложенных сил при фиксированном моменте инерции системы.

h=1м

№ п,п	mi=0,11				mi=0,16
	M1 н м	t1 с	1/с2	кг м	M2 н м	t2 с	1/с2	кг м2
1 2 3 4 5	0,05 0,05 0,05 0,05 0,05	3,09 2,98 3,76 3,12 3,22	4,20 4,50 2,80 4,11 3,86	0,01 0,01 0,01 0,01 0,01	0,08 0,08 0,08 0,08 0,08	2,43 2,53 2,51 2,47 2,47	6,70 6,25 6,40 6,56 6,56	0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
Средние		3,23	3,89			2,48	6,49

Проверить пропорциональность угловых ускорений при фиксированном моменте сил угловые ускорения обратно пропорциональное моментам инерции.

h=1м. m_i=0,61 M=0,305 н м

№ п,п	I1=I0+IL кг м2	1/с2	I кг м2	t1 с	1/с2	I2 кг м2
1 2 3 4 5	0,01	4,20 4,50 2,80 4,11 3,86	0,064	4,34 4,37 4,43 4,43 4,27	2,12 2,09 2,04 2,04 2,19	0,064	1,98 2,15 1,37 2,01 1,76	6,4
Средние		3,89			2,10

6. Рабочие формулы.

Угловое ускорение

Момент силы приложенный к ободу шкива

Момент инерции системы определяется как сумма моментов инерции ее отдельных частей относительно общей оси вращения:

I=I₀+I_L+I_e