Бақылау сұрақтары

1. Нүктемен және қозғалмайтын осьпен салыстырғандағы күш моменті деп нені атайды?

2. Дененің инерция моменті неге тәуелді, ол айналмалы қозғалыс кезінде қандай роль атқарады?

3. Құралдың жіптеріне ілінген жүктердің ілгерілемелі қозғалысында үдеу осы жұмыста қалай анықталады?

4. Тәжірибелік және теориялық жолмен алынған инерция моменті мәндерінің айырмасы қандай?

5. Бұл жұмыс қандай заңға негізделген? Осы заңды формула түрінде беріңіз.

6. Сызықты және бұрыштық үдеулер арасында қандай байланыс бар? Қандай шартта ол пайда болады?

7. Обербек маятнигін қандай күш моменті айналмалы қозғалысқа келтіреді? Осы берілген жұмыста күш моментін қалай өзгертуге болады?

8. Цилиндрдің инерция моментін есептеу үшін қандай теорема қолданылады? Стержендер арасындағы арақашықтық цилиндрдің инерция моментіне қалай әсер етеді?

9. Инерция моменті өзгермеген жағдайда, инерция моментінің артуы бұрыштық үдеуге қалай әсер етеді? Күш моменті өзгеріссіз болғанда, оның артуы бұрыштық үдеуге қалай әсер етеді?

№ 4. ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Маховиктік дөңгелек

Жұмыстың мақсаты: Маховиктік дөңгелектің инерция моментін және үйкеліс күші моментін анықтау.

Керекті құрал – жабдықтар: Маховиктік дөңгелек, секундомер, штангенциркуль, сызғыш.

Маховиктік дөңгелек подшипниктер арқылы горизонталь ось айналасында айналатын ауыр денені береді. Радиусы r дөңгелек валының бір ұшына массасы m жүк ілінген жіп оралады. (16- сурет).

Берілген бір биіктіктен түсе отырып, жүк дөңгелекті айналдырады да, төменгі нүктеге жетіп дөңгелектің жинақтаған кинетикалық энергиясы есебінен жоғары көтеріле бастайды. Кедергі күш жоқ болғанда жүктің көтерілу биіктігі h₂ механикалық энергияның сақталу заңына сәйкес h₂–ге тең болу керек. Шынында, подшипниктердегі үйкеліс күшінің әсер етуінен, ауа кедергісінің болуынан және жіп бойында жылудың бөліну есебінен жүк біршама аз биіктікке көтеріледі. Біздің жағдайымызда энергия шығынының басты себебі үйкеліс күшінің әсері.

Егер тұйық жүйеге консервативті емес күштер (мысалы, үйкеліс күші) әсер етсе, онда осы күштердің жұмысы жүйенің толық механикалық энергиясының өзгеруіне тең екені белгілі:

Сонда

∆Е= Е₂ - Е₁ =mgh₂-mgh₁=A_үйк=

мұндағы М_үйк - үйкеліс күші моментінің модулі. Оң жақтағы «-» таңбасы үйкеліс күші жұмысының теріс екенін көрсетеді. Интеграл жүкті көтеріп түсірген кездегі дөңгелектің толық айналу бұрышының аралығында алынады.

Үйкеліс күші моментін айналу жылдамдығына тәуелсіз, яғни тұрақты шама деп есептеуге болады. Осыдан

А_үйк= -М_үйк ∆φ

Айталық, h₁ және h₂ жүктің төменгі күйінен есептелсін. Жүк қозғалыс кезінде h₁+ h₂ жол жүреді, ал маховиктік дөңгелек

бұрышқа бұрылады.

Нәтижесінде

Маховиктік дөгелекке күш моменттері нөлден ерекше тек екі күш әсер етеді. (16-сурет). Сондықтан, қозғалыс заңы

Tr -M_үйк=Iε

түрінде жазылады:

мұндағы ε - маховиктік дөгелектің бұрыштық үдеуі.

16 Сурет

Жүк үшін Ньютонның II заңы:

mg-T=ma

мұндағы a -жүк үдеуі. Вал шеңбері нүктелерінің тангенциаль үдеуі жүктің үдеуіне тең екенін біле отырып, a= a_ : a=εr.

Үйкеліс күші тұрақты болғандықтан үдеу де тұрақты, яғни бір қалыпты үдемелі қозғалыс теңдеуін қолдануға болады:

мұндағы t₁- жүктің түсу уақыты.

Сонымен

мұндағы d=2r - вал диаметрі.

Жұмыстың орындалу тәртібі

1. Дөңгелек валының және жіптің диаметрін өлшеңіз. Олардың қосындысын d табыңыз.

2. Жүкті бірдей h₁ биіктікке көтере отырып, бірнеше рет жүктің түсу t₁ уақыты мен h₂ көтерілу биіктігін өлшеңіз. Нәтижелерді кестеге толтырыңыз.

1 кесте

№ n.n	m	d	h1	T1	< t1>	h2	< h2>	<Mүйк>	< I >
1 2 3 4

Тікелей өлшеу қателерін бағалаңыз.

Соңғы нәтижелерді мына түрде жазыңыз:

I=<I>± S_i

M_үйк=< M_үйк>± S_m

Бақылау сұрақтары

1. Алынған нәтижелерді талқылау.

2. Күш моменті, инерция моменті және бұрыштық үдеу дегеніміз не?

3. Айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі заңын жазыңыз.

4. Есептеу формулаларын келтіріңіз.

5. Подшипниктегі және жіптегі энергияның жойылуларын салыстырыңыз.

6. Қателіктерді не тудырады? Оларды кеміту әдісін айтыңыз.

№ 5. ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

МАЯТНИКТЕР ТЕРБЕЛІСІ

Жұмыстың мақсаты: Математикалық және физикалық, аудармалы маятниктердің тербілістерін зерттеу. Математикалық, физикалық және аудармалы маятниктер тербелістерінің периодынан еркін түсу үдеуін анықтау.

Керекті құрал-жабдықтар: Аудармалы маятник, секундомер, сызғыш, ELWRO қондырғысы.

Жаттығу №1. Математикалық маятник

Физикада маятник деп ауырлық күші әсерінен горизонталь оське қатысты тербеліс жасаушы қатты денені айтады. Қарапайым маятник - математикалық маятник болып табылады. Математикалық маятник дегеніміз салмақсыз, созылмайтын жіңішке жіпке ілінген (жіптің ұзындығымен салыстырғанда өлшемін ескермеуге болатын) материалдық дене.

Маятник қозғалысын тік бағыттан ауытқу бұрышымен сипаттауға болады. Онда айналмалы қозғалыстағы сияқты

мұндағы, J - инерция моменті, М - айналдырушы момент - ауырлық күш моменті. Жіп массасын ескермегенде, жіпке ілінген шариктің О нүктесіне қатысты инерция моменті

J =

Егер жіп ұзындығымен а салыстырғанда радиусы аз болса, онда

J = ma

деп есептеуге болады. Күш моменті мынаған тең:

M= mg a sin = mg a

Бұл маятник тербелісінің теңдеуін

және маятниктің тербеліс периодын береді:

T = 2

мұндағы  - маятниктің ауытқу бұрышы.