Laboratornye / Механика_PDF / Лабораторна робота 03

Лабораторна робота № 3

ВИВЧЕННЯ ОБЕРТОВОГО РУХУ

ЗА ДОПОМОГОЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

Мета роботи. Вивчити закони обертового руху та експериментально перевірити їх.

3.1. Теорія методу та опис приладів

Маятник Обербека (рис. 3.1) складається із 4-х однорідних стержнів, закріплених у втулці. Втулка із двома шківами обертається навколо нерухомої осі. Стержні розміщені взаємно перпендикулярно, утворюючи хрестовину. На стержнях хрестовини закріпляють тягарці m однакової маси, які можуть

переміщуватись. На шків намотується нитка з тягарцем В. Під дією ваги такого тягарця нитка

розмотується і приводить в обертальний рух маятник.

Натяг нитки визначається з рівняння руху тягаря В:

m0 g T ma T m0 (g a) .

(3.1)

Момент сили натягу відносно осі обертання

запишеться:

M Tr m0 (g a)r I .

(3.2)

де r — радіус шківа, I— момент інерції маятника,

ε — кутове прискорення маятника, m0

—

маса

тягарцяВ.

Кутове прискорення обчислюється через лінійне

Рис. 3.1

прискорення:

2h

a

2h

a

;

.

(3.3)

t

2

r

rt

2

Підставляючи в формулу (3.2) значення кутового та лінійного прискорення

одержимо:

I m0 r 2

gt 2

2h

.

(3.4)

2h

Вираз для моменту сили буде:

M m0 r

gt 2

2h

.

(3.5)

t

2

Вирази (3.4) і (3.5) — робочі формули.

Література

1.Архангельский М.М. Курс общей физики. Механика. — М.: Просвещение,

1975. — С. 33 - 34, 169 - 190.

2.Гершензон Е.М., Малов Н.М. Курс общей физики. Механика. — М: Просвещение, 1987. —С. 121 - 129.

3.Фізичний практикум / Під ред. В.П.Дущенка. — К: Вища школа, 1981. —

Ч.1. — С. 83 - 85.

Практичне виконання роботи Прилади і матеріали

1.	Маятник Обербека з вертикальною шкалою . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1	шт.
2.	Набір тягарців різної маси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1	компл.
3	Терези . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1	шт.
4.	Секундомір . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1	шт.
5.	Штангенциркуль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..	1	шт.
6.	Набір циліндриків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1	шт.

Завдання для виконання роботи

1.Перевірити основний закон динаміки обертового руху M I .

2.Визначити момент інерції тіла на хрестовині і порівняти його з теоретичним, розрахованим для матеріальної точки.

Вимірювання та обробка результатів

1.Штангенциркулем виміряти радіуси обох шківів.

2.Зняти зі стержнів циліндрики .

3.Намотати на один із шківів нитку; до її вільного кінця підвісити тягарець

Вз наперед визначеною масою.

4.Відпустити тягарець В і за допомогою секундоміра виміряти час його опускання на шляху h, визначеного по шкалі.

5.Змінюючи шківи і тягарці В, зняти дані для різних h, m0, t і провести розрахунки за формулами (3.5) і (3.3) моменту сили і кутового прискорення.

M 1

M 2

M 3

M i

I

6.

Перевірити рівність відношень:

i

.

1

2

3

i

7.Закріпити на стержнях циліндрики так, щоб вони знаходились на однаковій віддалі від осі обертання. Перевірити правильність насадки шляхом рівності моментів спочатку двох протилежно насаджених циліндриків, а потім наступних двох.

8.Користуючись лише одним тягарцем і одним із шківів визначити середнє

значення моменту інерції I системи за формулою (3.4).

9.Використовуючи виміри для системи без циліндриків, визначити момент

	інерції одного циліндрика	Ic		I I0	.
				4

10.Прийнявши циліндрик за матеріальну точку, визначити його момент

інерції за формулою I c' mc R 2 , де mc — маса циліндрика, R L2 (L — віддаль між протилежними циліндриками).

11.Порівняти I та зробити висновок.

12.Результати вимірювань та обчислень занести у таблиці.

3.3.Тестові завдання та контрольні запитання для визначення ступеня готовності до виконання роботи та її захисту

1.Що називається моментом сили? Записати його вираз у векторній формі.

2.Що називається кутовою швидкістю, кутовим прискоренням? Як визначити напрям вектора кутової швидкості, кутового прискорення?

3.Як читається основний закон динаміки обертового руху?

4.Як можна визначити силу натягу нитки? Який закон потрібно для цього використати?

5.Що називається моментом інерції? Необхідність його введення при розгляді динаміки обертового руху.

6.В якому разі циліндри можна буде вважати за матеріальні точки?

7.Від чого залежить час опускання тягарця?

8.Який рух називається обертовим? Назвіть основні характеристики обертового руху.