Лабораторная работа №4 Определение момента инерции системы на основе закона сохранения момента импульса

Цель работы: опытным путем определить момент инерции поворотного столика с горизонтально расположенным на нем гироскопом, используя закон сохранения момента импульса.

Оборудование: стол поворотный с электроприводом, основание со шкалой, платформа, стойка-шкив, тормоз механический, фотодатчик, электропривод ДПД 52, калькулятор, таймер.

Рис. 1. Гироскоп

Ход работы:

Маховик гироскопа устанавливается горизонтально, задается частота вращения электропривода, после чего включается тормоз. Система начинает вращаться. Измеряется период обращения системы.

Для определения момента инерции используем закон сохранения момента импульса

(1)

где I_c - момент инерции системы

I_m - момент инерции маховика ()

_c - угловая скорость системы

_m - угловая скорость маховика

(2)

где Т - время периода, с;

v_m - частота вращения маховика, Гц;

Расчет момента инерции системы:

I_m = 0,66г м² = 6,610^-4 кгм²

I_с = 6,6 10^-4 30 0,43с = 85,14 10^-4 кг м²

Так как во всех 5 измерениях получилось одно и то же значение момента инерции системы, то погрешность

По полученным результатам формулируются выводы.

Лабораторная работа №5 Прецессия гироскопа. Измерение частоты прецессии

Цель работы: определить прецессии гироскопа, измерить частоту прецессии.

Оборудование: стол поворотный с электроприводом (I = 2.76 г*м²): основание со шкалой, платформа, стойка-шкив, тормоз механический, фотодатчик, электропривод ДПД = 52, гироскоп, калькулятор, таймер, грузик.

Ход работы:

Рис. 1. Гироскоп

Под действием постоянной силы возникает вращение оси гироскопа с постоянной угловой скоростью (прецессия).

Определим сначала теоретическую угловую скорость.

Если в качестве внешней силы, действующей на ось гироскопа, принять силу тяжести груза, насаженного на ось гироскопа, тогда момент силы M=mgr, где m=100г=0.1кг – масса груза, г=25мм=0.025м – радиус шкива.

Теоретическое значение угловой скорости прецессии равно:

I_m - момент инерции маховика (I_m = 0.66 г*м²)

Экспериментальные значения угловой скорости находятся как:

Где: Т – период вращения гироскопа

- угол (2 )

и заносят в таблицу.

Таблица 1

Расчет угловой скорости

Vм, Гц	Т, с	, c -1
30	26.40	0.2378
	26.57	0.2363
	26.72	0.2350
	26:62	0.2359
	26.63	0.2358

Находятся среднее значение угловой скорости и погрешность измерения:

0.2362 _с-1

где n - количество замеров

= ±

= 0,2362 0,0014c^-1

Относительная погрешность:

По полученным результатам формулируются выводы.

Лабораторная работа №6 Определение коэффициентов трения и сопротивления

Цель работы: Определить коэффициент трения и сопротивления с помощью измерений времени вращения поворотного столика с парусами.

Оборудование: стол поворотный с электроприводом, платформа, фотодатчик, калькулятор, 2 паруса на штейкере, таймер.

Рис. 1. Поворотный стол с прусами, установленные поперек потока.

Рис. 2. Поворотный стол с парусами, установленные вдоль потока

Ход работы:

Для определения коэффициентов трения и сопротивления необходимо провести два опыта. Известно, что

где:

- угловая скорость

Т- период

- угол поворота

При сухом трении линейной является зависимость скорости от времени и квадрата скорости от угла поворота.

При аэродинамическом сопротивлении линейной является зависимость логарифма скорости от угла поворота и величины, обратной скорости от времени.

Составим таблицу 1, в которой найдем зависимость угловой скорости от времени вращения, квадрат и логарифм угловой скорости в зависимости от угла поворота. Первый опыт проводим с парусами, установленными вдоль потока.

Таблица 1