- •Лабораторная работа №6 изучение законов вращательного движения при помощи маятника обербека
- •Лабораторная работа №6 изучение законов вращательного движения при помощи маятника обербека
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение порядок и правила определения погрешности измерений
Порядок выполнения работы
Установить грузы m на одинаковом расстоянии от оси вращения так, чтобы система находилась в состоянии безразличного равновесия.
2. Измерить расстояние R грузов до оси вращения О и радиус r шкива, на который наматывается нить (см. рис. 3); указать погрешности измерения. Результаты занести в таблицу 1.
Намотать нить на шкив так, чтобы груз установился у верхнего конца отсчётной шкалы.
С помощью переключателя отключить электромагнит и включить секундомер. Определить время, в течение которого груз опустится с высоты H до конца шкалы. Опыт повторить три раза. Результаты измерений занести в таблицу 1.
По стандартной методике, приведённой в приложении, найти абсолютную и относительную погрешности измерения времени. Коэффициент надёжности α задаёт преподаватель. Результаты занести в таблицу 1.
Таблица 1 Измерение основных величин
№ изм. |
ti, c |
Δti, c |
(Δti)2, c2 |
Данные и результат |
1 |
|
|
|
α = σ = tnα = m1 = |
2 |
|
|
|
Δt = R = Е t = ΔR = |
3 |
|
|
|
r = Еr = Δr = H = |
n(n-1)= |
<t>= |
Δtp= |
Snt= |
t = <t> Δt |
Вычислить линейное ускорение груза по формуле: .
Вычислить угловое ускорение по формуле: .
Вычислить момент инерции всей системы по формуле:
I = I0 + 4mR2,
где I0 = (0,018 0,001)кг.м2 – момент инерции системы без грузов,
m = (0,190 0,001)кг – масса груза, закреплённого на стержне.
9. Вычислить вес тела Р по формуле: Р = m1(g – a),
где m1 = (203,8 0,1)г.
10. Вычислить момент силы М, вращающей крестообразный маятник по формуле: М = Р.r.
11. С другой стороны, вычислить момент силы М по формуле:
М = I.β.
Результаты всех вычислений занести в таблицу 2.
В условиях идеально поставленного опыта М и I.β должны быть равными в пределах погрешности. Но, как при измерениях, так и при вычислениях определяются погрешности, а при расчётах не принималось во внимание трение, то возможны расхождения.
12. Вычислить абсолютную и относительную погрешности всех найденных величин по формулам:
Δa = aЕa, где Еa = 2Еt;
Δβ = βЕβ, где Еβ = 2Еt;
ΔI = ΔI0 = 0,001 кг.м2, где ;
ΔР = РЕР, где ЕР = Еr;
ΔM = MЕM, где ЕM = Еr;
, где .
Результаты всех вычислений занести в таблицу 2.
Таблица 2 Вычисление момента инерции, момента силы и ускорений
a, м/с2 |
β, с-2 |
I, кг.м2 |
P, Н |
M, Н.м |
Iβ, Н.м |
|
|
|
|
|
|
Δa= |
Δβ= |
ΔI= |
ΔР= |
ΔM= |
Δ(Iβ)= |
Еa= |
Еβ= |
ЕI= |
ЕP= |
ЕM= |
Е(Iβ)= |
13. Округлив полученные результаты, записать ответ по форме:
Ответ: 1) момент вращающей силы М равен:
М = (<М> М) ед. измерения.
2) момент вращающей силы Iβ равен:
Iβ = (<Iβ > (Iβ)) ед. измерения.
Пример. Ответ: линейное ускорение груза равно:
a = (0,012 0,001) м/с2.
14. Сделать вывод о справедливости основного закона динамики вращательного движения.