Порядок выполнения работы
1. Измерить штангенциркулем диаметр D шкива.
2. Вращая маховик, поднять висящий на нити груз на высоту h. Измерить высоту с помощью линейки (отсчет вести по нижнему основанию груза).
3. Отпустив маховик и, одновременно включив секундомер, определить время t опускания груза с высоты h. Измерение времени провести три раза. Результаты опыта занести в табл. 1.
Таблица 1
|
Номер опыта i |
Масса m, кг |
Высота h, м |
Время t, c |
Момент силы натяжения Мн, Н·м |
Угловое ускорение b, с-2 | |||
|
t1 |
t2 |
t3 |
<t> | |||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Повторить опыт с пятью различными грузами. Массы грузов указаны на них.
5.
По формулам (5) и (7) вычислить для каждого
груза угловое ускорениеb
и момент силы натяжения Мн,
их значения записать в табл. 1. (При
вычислении в формулы подставлять среднее
значение времени <t>).
6. Результаты опыта изобразить графически на листе миллиметровой бумаги. Для этого по оси ординат в определенном масштабе отложить значения b, а по оси абсцисс также в определенном масштабе - значения Мн (масштабы по осям координат выбираются независимо друг от друга и должны быть нанесены на координатные оси). Полученные точки соединить прямой линией. Проводить прямую следует так, чтобы она лежала возможно ближе к точкам и по обе ее стороны оказывалось приблизительно равное их количество (см. рис. 3).
7. Продлить прямую до пересечения с осью абсцисс, определить по графику момент силы трения.
Для определения момента инерции маховика нужно на экспериментальной прямой взять точки A и B и провести через них прямые, параллельные осям координат (рис. 3). Момент инерции рассчитать по формуле
.
Записать окончательные результаты опыта
Мтр = .....; J = ..... .
Контрольные вопросы
1. Что называется моментом инерции материальной точки? Единицы его измерения. От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?
2. Что называется моментом силы относительно точки, неподвижной оси? Как определить направление момента силы? В каких единицах он измеряется?
3. Дать определения угловой скорости и углового ускорения. Как определить их направления?
4. Какова связь между линейными и угловыми скоростями и ускорениями?
5. Вывести основное уравнение динамики вращательного движения.
6. Какие силы сообщают вращающий момент маховику?
7. Почему движение подвешенного к нити груза и вращение маховика являются равноускоренными?
8. Вывести расчетные формулы (5) и (7).
9. Объяснить, как графически находят момент силы трения и момент инерции маховика.
10. Проведите аналогию между величинами и формулами, описывающими поступательное и вращательное движение.