2. Порядок выполнения работы
1. Установить на лабораторный комплекс ЛКМ-3 поворотный блок цилиндрического кронштейна, как показано на рисунке.
2. Включить электропитание установки.
3. Ввести в действие тормозное устройство поворотного стола.
4. На большой шкив стола (R = 25 мм) намотать нить (не менее 2 полных оборотов), перекинуть через поворотный блок цилиндрического кронштейна, затем через шкив стойки и на конце нити закрепить подвеску с грузом (согласно заданию).
5. Переключатель «Период» выставить в положение «1» – измерение времени одного оборота стола τ1, переключатель «Измерения» в положение «Однократные» – для измерения времени первого оборота.
6. Расположить зазор фотодатчика напротив положения «0» на отсчетной шкале поворотного стола. Установку зазора фотодатчика «на ноль» следует контролировать по светодиодному индикатору №1; свечение индикатора свидетельствует о правильной установке.
7. Нажать кнопку «Готов», для обнуления таймера.
8. Отпустить тормозное устройство (стол начнет вращаться) и зафиксировать значение на цифровом табло, эксперимент повторить дважды, результаты занести в табл. 1.
9. Переключатель «Период» выставить в положение «2» – измерение времени двух оборотов стола , переключатель «Измерения» в положение «Однократные».
10. Повторить пункты 3, 4, 6, 7, 8. Заполнить табл. 1, выполнив необходимые расчеты.
11. На поворотном столе разместить груз массой 500 гр. Повторить пункты с 3 по 10, результаты занести в табл. 2.
12. На поворотном столе разместить груз (согласно заданию), повторить пункты с 3 по 7. Отпустить тормозное устройство, зафиксировать значение на цифровом табло. Эксперимент повторить, среднее значение по двум исследованиям занести в табл. 3.
13. Изменить расположение грузов на поворотном столе (согласно заданию), повторить пункт 12.
14. Заполнить табл. 3, выполнив необходимые расчеты.
15. Построить графики зависимостей углового ускорения и момента инерции от расстояния размещения грузов до оси вращения стола, с учетом массы подвешенного груза.
Схема расположения блока, нити и подвешенного груза
3. Содержание отчета
1. Название, цель, материальное обеспечение лабораторной работы.
2. Теоретические положения. Основные характеристики вращательного движения.
3. Схема расположения на установке ЛКМ-3 блока, нити и подвешенного груза (рисунок).
4. Результаты измерений и расчетов, занесенные в табл. 1, 2, 3.
5. Формулы и расчетные значения, согласно методике расчета.
6. Графические зависимости по данным табл. 3.
7. Выводы по лабораторной работе.
Таблица 1. Проверка равнопеременного вращения поворотного стола
-
№
п/п
Время поворота стола τ1 на угол 2π
Время поворота стола τ2 на угол 4π
Контроль
1
2
Таблица 2. Проверка равнопеременного вращения поворотного стола
-
№
п/п
Время поворота стола τ1 на угол 2π
Время поворота стола τ2 на угол 4π
Контроль
1
2
Таблица 3. Исследование углового ускорения поворотного стола
-
Схема размещения грузов
Масса подвески с грузом m, кг
Расстояние от грузов до оси вращения r, м
Время первого оборота τ, с
Угловое ускорение β, с-2
Угловая скорость ω, с-1
Момент инерции I, кг·м2
Контроль ΔI/Δr2
Работа сил тяжести А, Дж
Энергия вращательного движения W, Дж
Контрольные вопросы
1. Какое движение называют вращательным?
2. От чего зависит величина угловой скорости? Единицы измерения угловой скорости.
3. От чего зависит величина углового ускорения? Единицы измерения углового ускорения.
4. Методика определения углового ускорения, используемая в данной лабораторной работе.
5. Что называют моментом инерции?
6. Оказывает влияние величина подвешенного груза на значение углового ускорения?
7. При каком условии вращение тела вокруг неподвижной оси считается равномерным?
8. Что называют механической работой?
9. Какой зависимостью определяется величина механической работы?
10. От чего зависит величина энергии вращательного движения?
Лабораторная работа №8
ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ
Цель работы
Приобретение практических навыков при работе с измерительными приборами. Изучение методики определения момента инерции сложного тела, проверка теоремы Штейнера.
Материальное обеспечение
1. Лабораторный комплекс ЛКМ-3.
2. Цилиндрический кронштейн с поворотным блоком.
3. Подвеска с набором грузов.
4. Нить, крепежные винты.