Лабораторные работы по физике 1-Механика - файл n1.doc

Лабораторные работы по физике 1-Механика
скачать (124 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc124kb.20.11.2012 10:58скачать

n1.doc

Министерство образования Российской Федерации
ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ДВИЖЕНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО МАЯТНИКА.
Лабораторная работа № 6.

МЕХАНИКА




Улан-Удэ 2000

а может инерции:

(15)
Ход работы:

1. Установить маятник на ту опорную призму, положение которой в ходе опыта меняется не будет. Отклонить маятник на угол  50 и измерить по секундомеру время 20 полных колебаний.

2. Вычислить период колебаний (t - время, n - показания счетчика колебаний, так как маятник дважды за период пересекает световой луч счетчика).

3. Перевернуть маятник, установить его на другую опорную призму. Аналогично Т1 определить период Т2; если Т2 не попадает в интервал времени Т1  0,02 Т1, следует изменить положение опорной призмы; вновь измерить период колебаний и повторять эту операцию до тех пор, пока Т2 не окажется в заданном интервале значений.

4. Для определения положения центра тяжести необходимо снять маятник уравновесить его на остром ребре специальной подставки затем измерить расстояния L1, l1, l2.

5. По формулам (13), (14), (15) вычислить значение ускорения q и моментов инерции J1, J2, J0. Масса маятника m

6. Определить погрешность измерения q:



сравнить положение значения ускорения q с табличным.
Контрольные вопросы:
1. Какую величину называют моментом инерции тела ?

2. Сформулируйте теорему Штейнера ?

3. Зависит ли период колебания физического маятника от его

массы ?

4. Почему масса оборотного маятника довольно велика ?

5. Как будет вести себя маятник если совместить точку его

подвеса с центром его тяжести ?

6. При каком расстоянии от центра масс до точки подвеса

период колебания маятника минимален ?

7. Какую величину называют приведенной длиной физического

маятника ?

8. Почему оборотный маятник снабжен двумя чечевицами ?
Лабораторная работа № 6.
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ДВИЖЕНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО МАЯТНИКА.
Цель работы: Определение ускорения свободного падения, приведенной длины, положения центра тяжести и моментов инерции универсального маятника.

Принадлежности: Универсальный оборотный маятник, счетчик числа колебаний, электронный секундомер, масштабная линия.
Теория методы и описания установки.

I. Физическим маятником называется тело, укрепленное на неподвижной горизонтальной оси, не проходящее через его центр тяжести, и способное совершить колебания относительно этой оси.

Физический маятник, отклоненный на малый угол от положения равновесия будет совершать гармонические колебания.

Обозначим через J момент инерции маятника относительно оси О. Пусть точка А является центром тяжести маятника, силу тяжести можно разложить на две составляющие, одна из которых Р2 уравновешивается реакцией опоры.

Под действием другой составляющей маятник приходит в движение.

На основании основного закона механики для вращательного движения имеем:



где (2), ОА - расстояние от точки подвеса до центра тяжести так как угол мал, то и

подставляя (2) и (3) в (1) получим:

(4)

частным решением дифференциального уравнения (4) является


где



проверка:

(7)

подставляя (7) в (4) убедимся, что левая часть уравнения тождественно равна 0.



сравнивая (6) со значением , получим:

(8)

из (8) следует, что период колебания увеличивается с увеличением момента инерции.

Отношение , имеющее размерность длины, называется приведенной длиной физического маятника.

Подставляя величину в формулу (8) получим:



Следовательно, период колебания определяется приведенной длиной маятника и ускорением свободного падения.
II. Универсальный (оборотный) маятник (рис. 1) состоит из круглого стального стержня 1 на котором с помощью винтов закреплены две массивные чечевицы 2 и две опорные призмы 3.

Перемещение вдоль стержня массивных чечевиц к изменению положения центра тяжести маятника (точка А), а при перемещении призм положение центра тяжести практически меняться не будет так как их масса много меньше массы чечевиц и стержня что позволит независимо друг от друга менять расстояние l1 и l2 между центром тяжести и осями вращения маятника.

Пусть при установке маятника на одну из опорных призм период колебания , а при установке на другую призму .

Теорема Штейнера позволяет вычислить момент инерции J тела относительно произвольной оси если известен момент инерции J0 относительно параллельной оси проходящей через центр тяжести тела и известно расстояние между осями l.

Применяя эту формулу к движению маятника получим:




Перемещением одной из опорных призм можно подобрать такое положение оси вращения, что , хотя и

в этом случае из соотношений (10) и (11) следует:





Разность между левыми и правыми частями уравнений (12) позволяет получить формулу для экспериментального определения ускорения q.



где - будет расстоянием между опорными призмами оборотного маятника.

Сравнение выражений (9) и (13) показывает, что и, следовательно:

(14)

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