Порядок выполнения работы. 1. Приготовить в лабораторном журнале одну таблицу по форме табл
1. Приготовить в лабораторном журнале одну таблицу по форме табл. 13 и три таблицы по форме табл. 14 для определения момента инерции диска и параллелепипеда. 2 . Произвести аналитический расчёт момента инерции тела. Для расчёта момента инерции маховика необходимо измерить массу тела (написана на телах) или объём (массу рассчитать, используя плотность) и радиусы цилиндрических тел. В соответствии с ней результаты всех измерений и вычислений вносите в табл. 12. 3. Проверьте правильность положения установки: при скатывании тело не должно смещаться к одной из направляющих. Для регулировки используйте винты основания. Измерьте штангенциркулем диаметр стержня в различных местах и определите его средний радиус r. 4. Поместите на направляющие исследуемое тело на расстоянии l0 от нижней точки: Отпустите тело, одновременно включив секундомер, измерьте время t скатывания тела до нижней точки и расстояние l, которое пройдёт тело, поднимаясь по инерции. Опыт повторите еще четыре раза при том же расстоянии l0, записывая результаты в табл. 13. 5. Запишите в табл. 13 приборные погрешности , и измеренных величин. 6. Измерьте углы α1 и α2, запишите их значения, а также приборную погрешность измерения углов Δα. 6.Вычислите момент инерции исследуемого тела. 7. Определите относительную погрешность определения момента инерции по формуле:
Таблица 12 Теоретические значения момента инерции тела
Таблица 13 Результаты измерения момента инерции тела динамическим методом
Лабораторная работа №9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ «ПУЛИ» С ПОМОЩЬЮ КРУТИЛЬНО-БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА Цель работы: определить момент инерции маятника, модуль кручений проволоки и скорость «пули».
Описание установки
Лабораторная работа, схема установки которой приведена на рис. 7, проводится на крутильно-баллистическом маятнике. Крутильно-баллистический маятник представляет собой тело, с большим моментом инерции J, подвешенное на упругой нити, которая является его осью вращения.
3
1 2 4
l l
1 – первый груз маятника; 2 – второй груз маятника, в который выстреливают «пулей»; 3 – проволока подвеса маятника; 4 – фотодатчик, для измерения периода колебаний маятника/ Рис. 7. Схема установки для определения момента инерции маятника
Маятник выполнен в виде горизонтальной крестовины с двумя грузами 1 и 2 массы m0 каждый. Во второй груз выстреливают из пружинного пистолета «пулей», ствол которого перпендикулярен плоскости мишени. «Пуля» застревает во втором грузе. В установке отсчёт времени и числа колебаний маятника начинается по сигналу фотоэлемента после нажатия клавиши “сброс”, когда флажок маятника пересечёт световой луч фотоэлемента. Счёт времени заканчивается после нажатия клавиши “стоп” в момент окончания очередного колебания.
Методика измерений
Период гармонических крутильных колебаний маятника зависит от его момента инерции и модуля кручения k проволоки подвески маятника (для данного маятника k – постоянная величина):
где J0 – момент инерции крестовины маятника; m0 – масса груза; l – расстояние от центра груза до оси вращения. Представим уравнение (38) в виде линейной зависимости T2 от l2
По этому уравнению экспериментальной зависимости можно определить момент инерции крестовины J0 и модуль кручения проволоки k. Маятник перед ударом «пули» покоится (момент упругих сил подвески относительно оси вращения равен нулю). Для системы «пуля-маятник» выполняется закон сохранения момента импульса (момент импульса пули до удара передаётся в момент удара маятнику):
где m и v – масса и скорость «пули»; r – расстояние от оси маятника до места застревания «пули» в грузе 2; –момент инерции маятника (с застрявшей в нем пулей) относительно оси вращения маятника; ω – угловая скорость маятника сразу после удара «пули». Можно принять расчетную формулу момента инерции пули , т.е. момент инерции пули определяется в приближении материальной точки. Тогда расчетная формула для скорости «пули» следующая:
Массу «пули» m и расстояние r от оси вращения до точки удара «пули» определяют прямыми измерениями, а момент инерции маятника J и его начальную угловую скорость после удара «пули» – косвенно. После удара «пули» маятник совершает крутильные колебания, которые, при малом сопротивлении воздуха, можно считать гармоническими:
где – максимальный угол отклонения маятника после попадания в него пули; – циклическая частота собственных колебаний маятника; Т – период этих колебаний. Дифференцируя (42) по времени, получаем формулу угловой скорости маятника: Сразу после удара «пули» угловая скорость маятника максимальная и равна амплитуде угловой скорости ( ), которую выразим через период колебаний:
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (411)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |