Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БИБЛИОТЕКА_САВЧЕНКО.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
30.04.2019
Размер:
1.16 Mб
Скачать

Контрольные вопросы

1. Дайте определение момента инерции материальной точки и твердого тела.

2. Как записывается основное уравнение динамики вращательного движения?

3. Какой физический прибор называется маятником Максвелла? Назовите основные его элементы и объясните принцип его работы.

4. Выведите рабочую формулу для определения момента инерции маятника Максвелла.

5. Объясните формулу (11) для теоретических значений моментов инерции маятника.

6. Выведите формулу для относительной и абсолютной погрешностей определения моментов инерции.

Лабораторная работа 2.2 определение момента инерции махового колеса

Цель работы: Изучить законы динамики вращательного движения твердого тела с помощью махового колеса. Определить момент инерции махового колеса. Экспериментально исследовать величину момента инерции махового колеса в зависимости от условий эксперимента.

Приборы и принадлежности: маховое колесо, грузы, линейка, штангенциркуль, секундомер. Вывод рабочих формул и описание установки

Лабораторная установка состоит из махового колеса со шкивом радиусом , груза массой , соединенного со шкивом при помощи шнура, отчетной линейки и секундомера. На шкив махового колеса наматывается шнур, к концу которого крепится груз. Масса груза m может быть уменьшена путем отделения его нижней части. Для удобства отсчёта высоты поднятия груза шнур перебрасывается через вращающийся цилиндр. Под действием силы тяжести груз опускается, приводя в движение маховое колесо (рис. 2.4).

Маховое колесо приводится во вращение грузом, прикрепленным к шнуру, который наматывается на шкив махового колеса. Когда груз находится на высоте , он обладает потенциальной энергией . В результате движения груза до полного разматывания шнура потенциальная энергия расходуется на преодоление силы трения в опоре колеса и на увеличение кинетической энергии поступательного движения груза и вращательного движения махового колеса. Согласно закону сохранения энергии,

, (1)

где – момент инерции махового колеса, – угловая скорость вращения махового колеса, – скорость движения груза, – сила трения в опоре, – масса груза.

Силу трения в опоре махового колеса вычисляем также на основании закона сохранения энергии, зная высоту , на которую поднимается груз после полного разматывания шнура:

, (2)

где в левой части уравнения разность потенциальных энергий груза на высоте и , в правой части – работа, затраченная на преодоление силы трения в опоре. Из (2) находим силу трения:

. (3)

Учитывая, что движение груза равноускоренное, его скорость в момент полного разматывания будет равна , где – время разматывания груза,

– ускорение, с которым движется груз. Принимая во внимание, что высота, с которой опускается груз без начальной скорости, определяется как , получим, что скорость груза . Подставляя полученные выражения для силы трения в опоре, скорости груза на нулевой высоте и угловой скорости ( – радиус шкива) в соотношение (1), после соответствующих преобразований получим выражение для момента инерции махового колеса:

. (4)

Следует обратить внимание, что рабочая формула для определения момента инерции махового колеса получается на основании закона сохранения механической энергии.

Выражение (4) является рабочей формулой в данной работе.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]