Лабораторные работы по физике: Механика - файл M6_1.doc

Лабораторные работы по физике: Механика
скачать (1251.3 kb.)
Доступные файлы (34):
?-4.DOC49kb.03.05.2011 15:37скачать
?12.doc97kb.03.05.2011 15:38скачать
?13'.doc60kb.03.05.2011 15:38скачать
?16.doc38kb.08.12.2004 19:02скачать
?6.doc177kb.05.10.2004 15:15скачать
??? ??? ?5.doc115kb.06.03.2007 11:58скачать
??? ??? ?7.doc99kb.06.03.2007 11:58скачать
???????????? M-4.doc184kb.03.05.2011 15:39скачать
?_10.doc55kb.03.05.2011 15:36скачать
?_16.doc44kb.03.05.2011 15:36скачать
M-3.DOC54kb.13.04.2005 08:18скачать
M-6.DOC206kb.09.11.2004 20:59скачать
n13.doc28kb.14.12.2004 02:10скачать
M1_1.doc190kb.03.05.2011 15:44скачать
n15.doc464kb.06.03.2007 11:58скачать
M2_1.doc92kb.03.05.2011 15:44скачать
M2_2.doc90kb.06.03.2007 11:58скачать
M2_3.doc487kb.03.05.2011 15:44скачать
n19.doc153kb.06.03.2007 11:58скачать
M4_1.doc81kb.06.03.2007 11:58скачать
n21.doc79kb.06.03.2007 11:58скачать
M5_1.doc330kb.06.03.2007 11:58скачать
M6_1.doc177kb.06.03.2007 11:58скачать
M6_2.doc172kb.06.03.2007 11:58скачать
M7_1.doc118kb.03.05.2011 15:43скачать
M7_2.doc94kb.06.03.2007 11:58скачать
n27.doc129kb.06.03.2007 11:58скачать
M_2.doc90kb.12.11.2004 09:57скачать
M_4.doc153kb.04.10.2004 12:58скачать
M_6.doc232kb.03.05.2011 15:41скачать
M_7.doc117kb.02.06.2005 16:16скачать
M_8.doc907kb.03.05.2011 15:40скачать
M_9.doc415kb.03.05.2011 15:39скачать
n34.doc243kb.06.03.2007 11:58скачать

M6_1.doc

Цель работы: Определение моментов инерции твёрдых тел и проверка теоремы

Гюйгенса-Штейнера.

Приборы и принадлежности: 1) Крутильный маятник. 2) Набор тел.


mэт



mстержня



mгруза(каждого)




Задание 1. Определение момента инерции длинного стержня.

1. Найти период Т0 колебаний рамки без закрепленных в ней тел.


1 опыт

12.810

2 опыт

12.833

3 опыт

12.834

ср. зн.

12.826






2. Закрепите в рамке эталонный куб в центрах противоположных граней и найдите период

Тэт1 колебаний системы. Повторите измерения для остальных двух пар противоположных граней, найдя Тэт2, Тэт3. Усредняя найденные значения, найдите период Тэт колебаний рамки с закрепленным в ней эталонным кубом.

1 опыт

16.056

2 опыт

16.055

3 опыт

16.060

ср. зн.

16.057







1 опыт

16.074

2 опыт

16.073

3 опыт

16.072

ср. зн.

16.073







1 опыт

16.081

2 опыт

16.087

3 опыт

16.086

ср. зн.

16.085







3. Найдите момент инерции эталонного куба по формуле: где mэт - из таблицы, а - сторона куба.

a=0.05 м




4. Закрепите в рамке длинный стержень так, чтобы ось колебаний проходила через его центр. Найдите период Т колебаний рамки со стержнем.

Убедитесь, что период Т практически не зависит от угла между плоскостью рамки и стержнем. Если эта зависимость присутствует, следует более аккуратно крепить стержень в рамке, соблюдая перпендикулярность стержня к оси колебаний и повторить измерение Т.


1 опыт

22.580

2 опыт

22.584

3 опыт

22.586

ср. зн.

22.583






5. По формуле (I) найдите момент инерции Iст и рассчитайте погрешность его определения стандартным образом.
(1)
6. Поскольку стержень представляет собой цилиндр и ось, относительно которой поворачивается при колебаниях стержень проходит через его центр масс перпендикулярно оси симметрии цилиндра, теоретическое выражение для момента инерции стержня имеет вид: (2)

D=0.014м

L=0.24м



Сравните результаты вычислений по формуле (2) с результатом п.5, найдя Iст — Iст теорет.

Iст - Iст теорет. = 0.001473 – 0.001499= - 0.000026


7. Если стержень считать пренебрежимо тонким, то теоретическое выражение для его момента инерции имеет для той же оси вид:
(3)



Какое из двух значений (2) или (3) лучше согласуется с экспериментальным значением п. 5?

Значение, полученное по формуле (2), находится ближе к значению, полученному экспериментальным путём, чем полученное значение по формуле (3).

Задание 2. Проверка теоремы Гюйгенса-Штейнера.
В работе теорема проверяется для одного из тел стандартной формы из набора, прилагаемого, к установке , (цилиндра, параллелепи­педа, шара, конуса).

Выбор тела и его ориентацию относительно оси колебаний определяет преподаватель.

Ориентация тела относительно оси колебаний определяет в после­дующем выбор той или иной теоретической формулы для расчета момен­та инерции.
I. Прикрепите к стержню, закрепленному в рамке после задания I, симметрично два одинаковых тела с помощью штырьков, имеющихся на этих телах, и ввинчивающихся в отверстия на стержне. Вначале ис­пользуйте ближайшие к центру стержня отверстия - они находятся на расстоянии d1= 4,5 см от центра. Определите размеры тела, сделайте чертёж тела, на котором укажите ось, вокруг которой совершаются крутильные колебания.


2. Найдите период колебаний конструкции из стержня и двух тел, а затем по формуле (I) ее момент инерции Iсист1. Момент инерции одного тела относительно оси колебаний равен, очевидно

1 опыт

25.742

2 опыт

25.741

3 опыт

25.745

ср. зн.

25.743






=


3. Повторите измерения и вычисления п.2, прикрепив тела на расстоянии d2=б см от центра, стержня (расстояние между отверстия­ми в стержне равно 1.5 см) к найдите I2 , и т.д. В стержне 5 пар симметрично расположенных отверстии, на цилиндрической его поверхности и одна пара отверстии на торцах. При больших угловые амплитудах колебаний нам не удаётся использовать все пары отверстий, т.к грузы при колебаниях будут задевать колонку. Используйте тогда меньшие амплитуды с тем, чтобы, по крайней мере, _провести_ измерения для 5 пар отверстий. Таким образом, будут найдены по

меньшей мере 5 значений Iк при различных расстояниях dк от центpа масс до оси, относительно которой при колебаниях поворачивалось тело.

1 опыт

27.915

2 опыт

27.917

3 опыт

27.916

ср. зн.

27.916









d=7.5см

1 опыт

30.348

2 опыт

30.347

3 опыт

30.346

ср. зн.

30.347










d=9.0см

1 опыт

33.076

2 опыт

33.075

3 опыт

33.074

ср. зн.

33.075










d=10.5

1 опыт

35.977

2 опыт

35.975

3 опыт

35.976

ср. зн.

35.976






=


4.Определите моменты инерции I01 и I02 каждого из тел, укрепляя их в рамке поочерёдно без стержня и поступая аналогично зада­нию I. Усредняя значения I01 I02, получите экспериментальное значение момента инерции одного исследуемого тела в случае, когда ось проходит через центр масс (т.е. для d=0).

.


1 опыт

13.002

2 опыт

13.001

3 опыт

13.005

ср. зн.

13.003






1 опыт

13.005

2 опыт

13.001

3 опыт

13.000

ср. зн.

13.002










5. В силу предположений 2 и 3 теоретической модели выполняется теорема Гюйгенса-Штейнера:
где I - момент инерции тела относительно оси колебаний,

Iс - момент инерции тела относительно осп, проходящей через центр масс и параллельной оси колебаний.

m - масса тела,

d - расстояние между указанными осями.

Поэтому, если на координатную плоскость, по оси абсцисс которой откладываются

значения переменной , а по оси ординат значения момента инерции I, нанести экспериментальные точки, то они должны лежать на прямой.

I= Iс + mх (4)

По ряду причин, однако, экспериментируемые точки лежат на прямой не вполне точно.

Нанесите экспериментальные точки на указанную координатную плоскость, указывая для каждой точки на рисунке соответствующую погрешность ⌂dк, ⌂Iк. Для просты считайте все ⌂Iк одинаковыми и равными ⌂I1 , найденному в п.3.

Письменно сформулируйте причины, по которым экспериментальные точки могут лежать на прямой не вполне точно.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации