1 курс 2 семестр / Лабораторная работа 1-7
.docxНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
кафедра «ФТОС»
Отчет по лабораторной работе № 1-7
«Изучение законов вращательного движения с помощью маятника Обербека»
(Рабочая тетрадь для студентов очной формы обучения)
Выполнил: студент группы
Проверил:
г. Нижний Новгород 20 г.
Цель работы:
Экспериментальная схема:
Исходные данные:
r0 = 2 см |
m1 = |
d = 2 см |
m2 = |
D = 3 см |
m0 = 114 г |
r = 3,5 см |
g = 9,8 м/с2 |
Расчетные формулы:
-
Расстояние от оси вращения до грузов на крестовине:
R r l d ,
2
где
r0 – радиус бобышки.
l – расстояние от груза до блока,
d – высота груза.
-
Среднее время движения груза:
ti
t i , где N – количество измерений
N
-
Ускорение груза:
a 2h ,
2
где h – высота, с которой опускается груз
t
-
Угловое ускорение крестовины:
a ,
r
где r – радиус блока
-
Момент сил, действующих на блок:
M m g ar,
где m – масса груза
-
Момент инерции вращательной части установки:
I M
-
Угловая скорость в конце падения груза
t
-
Момент импульса вращательной части установки:
L I
Результаты измерений:
Задание 1
m, кг |
l, см |
t, с |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
m1 = |
l1 = |
|
|
|
|
|
l2 = |
|
|
|
|
|
|
m2 = |
l1 = |
|
|
|
|
|
l2 = |
|
|
|
|
|
Задание 2
N |
l, см |
t, с |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Расчетная часть:
Задание 1. Экспериментальная проверка основного закона динамики вращательного движения
m1 =
l1 = R1 =
<t1> =
a1 = ε1 = M1 = I1 =
ω1 = L1 =
l2 = R2 =
<t2> =
a2 = ε2 = M2 = I2 =
ω2 =
m2 =
l1 = R1 =
<t3> =
a3 = ε3 = M3 = I3 =
ω3 = L3 =
l2 = R2 =
<t4> =
a4 = ε4 = M4 = I4 =
ω4 =
Результаты расчетов:
N |
m, кг |
R, м |
<t>, с |
a, м/c2 |
ε, с-2 |
M, Нм |
I, кгм2 |
ω, с-1 |
L, кгм2/c |
1 |
m1= |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
m1= |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
m2= |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
m2= |
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка основного закона динамики вращательного движения:
-
I const
I1 I3 |
M1 1 M3 3 |
M1 M 3 |
1 3 |
I2 I4 |
M 2 2 M 4 4 |
M 2 M 4 |
2 4 |
-
M const
M1 M2 |
I1 2 I2 1 |
I1 I2 |
2 1 |
M3 M4 |
I3 4 I4 3 |
I3 I4 |
4 3 |
-
Проверка отношения
L1
L2
L1 L2 |
M1 t1 M 2 t2 |
Задание 2. Исследование зависимости момента инерции от положения грузов на крестовине
R1 =
2
R
1
t1
a1 = ε1 = M1 = I1 =
R2 =
2
R
2
t2
a2 = ε2 = M2 = I2 =
R3 =
2
R
3
t3
a3 =
ε3 = M3 = I3 =
R4 =
2
R
4
t4
a4 = ε4 = M4 = I4 =
R5 =
2
R
5
t5
a5 = ε5 = M5 = I5 =
Результаты расчетов:
N |
R, м |
R2, м2 |
<t>, с |
I, кгм2 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
График зависимости
I (R2 ):
Продолжаем график до пересечения с осью I. Отсекаемый отрезок равен моменту инерции крестовины с грузами
I0
Момент инерции грузов:
m d 2 m D2
Iгр
4
0 0
12 16
Iгр
Момент инерции крестовины:
Iкр I0 Iгр
Iкр