Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО МЕХАНИКЕ_2010_.doc
Скачиваний:
103
Добавлен:
13.05.2015
Размер:
8.44 Mб
Скачать

Описание экспериментальной установки

О

Рис. 10.5.

бщий вид установки изображен на рис. 10.5. На вертикальной стойке 1 размещены верхний и нижний кронштейны 2. Между кронштейнами 2 на стальной проволоке 3 подвешена рамка 4,предназначенная для установки и закрепления исследуемого груза 5. В центрах груза, в серединах его ребер, у вершин имеются углубления для закрепления в рамке. На кронштейне 6 размещены шкала 7, предназначенная для определения начального угла поворота рамки, электромагнит 8 для фиксации рамки в заданном положении и блок питания электромагнита 12. Электромагнит фиксируется в требуемом положении стопорным винтом 9. На кронштейне 6 расположен фотоэлектрический датчик 10. На основании 1 закреплен миллисекундомер физический комбинированный 11, служащий для отсчета времени и числа колебаний. Исследуемый груз (куб) фиксируется в рамке, начальное положение которой фиксируется электромагнитом. После того, как будет нажата кнопка ПУСК на панели миллисекундомера, отключается электромагнит, и рамка с грузом начинает совершать крутильные колебания. Флажок, установленный на рамке, во время совершения колебаний пересекает световой поток в фотоэлектрическом датчике, с которого сигнал поступает на миллисекундомер.

Период крутильных колебаний определяется на основании показаний миллисекундомера по формуле: , где – время колебаний, – число колебаний.

Подготовка установки к работе

1. Включить в сеть блок питания миллисекундомера. Нажать кнопку СЕТЬ на лицевой панели, при этом должны загореться цифровые индикаторы.

2. Дать миллисекундомеру 1-2 мин прогреться и включить тумблер блока питания электромагнита.

3. Закрепить груз в рамке, для чего освободить подвижную планку, отвернув гайки боковых цанг.

4. Поднять подвижную планку по направляющим и, придерживая ее рукой, установить груз так, чтобы соответствующее углубление в центре однойиз граней, вошло в выступ на нижней перекладине рамки.

5. Отпустить подвижную планку по направляющим, зажать гайки боковых цанг и поджать груз сверху винтом.

Методика эксперимента и обработка результатов измерений

Задание 1: определить период колебания куба.

1. Зарисовать таблицу табл. 9.2.

2. Установить электромагнит на угол 600−800 по шкале и зафиксировать его положение стопорным винтом.

3. В рамке прибора закрепить образец, имеющий форму куба.

4. Поворачивая рамку прибора, приблизить флажок к электромагниту таким образом, чтобы положение рамки было зафиксировано.

5. Нажать кнопку ПУСК.

6. После того, как произойдет не менее 10 крутильных колебаний, нажать кнопку СТОП.

7. Зная число колебаний и время, за которое эти колебания произошли, вычислить период колебаний крутильного маятника.

8. Измерения повторить 5−6 раз и вычислить среднее значение периода колебаний. Результаты измерений занести в таблицу 10.2.

Периоды колебаний Т1...Т11 определите для следующих положений куба: а) ось вращения проходит через центры двух противоположных граней (Т1, Т2, Т3); б) ось вращения проходит по главной диагонали куба (Т4, Т5, Т6 и Т7); в) ось вращения проходит через середины противолежащих ребер куба (Т8, Т9, Т10, Т11). Рассчитать погрешности периодов колебаний куба. Сравнить периоды колебаний куба относительно главных осей.

Таблица 10.2

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т7

Т8

Т9

Т10

Т11

1.

2.

3.

4.

5.

Тср

Задание 2: вычислить момент инерции куба по формуле (10.10).

Задание 3: найти период колебаний свободной рамки.

1. Зарисовать таблицу табл. 10.3.

2. Поворачивая рамку прибора, приблизить флажок к электромагниту таким образом, чтобы положение рамки было зафиксировано.

3. Нажать кнопку ПУСК.

4. После того, как произойдет не менее 10 крутильных колебаний, нажать кнопку СТОП.

5. Зная число колебаний и время колебаний, за которое эти колебания произошли, вычислить период колебаний свободной рамки.

6. Измерения повторить 5 раз и вычислить среднее значение периода колебаний. Результаты измерений занести в табл. 10.3.

7. Рассчитать погрешность периода колебаний свободной рамки.

Таблица 10.3

1

2

3

4

5

Тср

Т0

Задание 4: вычислить момент инерции свободной рамки по формуле (10.16).

Задание 5: рассчитать постоянную кручения D по формуле (10.14). Оценить погрешность расчета постоянной кручения.