Обработка результатов эксперимента при аналитическом способе проверки
Таблица измерений и вычислений
№ пп | d, мм | m0, г | Nm0 | R, мм | m, г | mгр | t, с | , с | h, м | e, рад/с | M, Н×м | J0, кг×м2 | J, кг×м2 |
2m | - | ||||||||||||
2m0 | 2m | ||||||||||||
2m0 | 3m | ||||||||||||
4m0 | 2m |
1. Для всех четырех опытов по формулам (6) и (7) рассчитать угловое ускорение e и вращающий момент М.
2. По результатам первого опыта найти момент инерции маятника без грузов .
3. По формуле (1) найти момент инерции маятника с грузами для опытов 2-4.
4. Аналитическую проверку выполнения основного закона динамики вращательного движения модно осуществить в двух вариантах.
Вариант 1
В первом варианте проверки остается неизменным момент инерции маятника (опыты 2 и 3), т.е. J2 = J3. Меняя грузы, движущиеся поступательно, мы тем самым изменяет момент силы Т, соответственно, изменяется и угловое ускорение маховика. Запишем уравнение динамики вращательного движения для этих опытов.
Из этих уравнений следует, что
Это соотношение и предлагается проверить в первой части работы.
Вариант 2
Во втором варианте проверки не изменяется масса поступательно движущегося груза (опыты 2 и 4). В приближении можно считать, что момент силы, действующей на маятник, также остается неизменным, т.е. М2 = М4. Момент инерции маятника в этих опытах различен из-за разного количества закрепленных грузов. Запишем уравнение динамики вращательного движения для этих опытов.
Из этих уравнений следует, что
Это соотношение проверяется во второй части работы.
Обработка результатов эксперимента при графическом способе проверки
Задание 1
Таблица измерений и вычислений
№ пп | d, мм | m0, г | Nm0 | R, мм | m, г | mгр | t, с | , с | h, м | e, рад/с | M, Н×м | J0, кг×м2 | J, кг×м2 |
1m | - | ||||||||||||
2m | |||||||||||||
3m | |||||||||||||
2m0 | 2m | ||||||||||||
4m0 | 2m |
1. Вычислить в опытах 1, 2, 3 (при неизменном моменте инерции) угловое ускорение e и вращающий момент М по формулам (6) и (7).
2. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего момента .
3. Определить по графику момент инерции маятника без грузов на спицах J0.
4. Вычислить в опытах 4, 5 угловое ускорение e и момент инерции J по формулам (6), (1).
5. По результатам опытов 2, 4, 5 (при неизменном моменте силы) построить график зависимости углового ускорения от момента инерции .
6. По характеру графической зависимости сделать вывод о проделанной работе.
Задание 2
Таблица измерений и вычислений
№ пп | d, мм | m0, г | Nm0 | R, мм | m, г | mгр | t, с | , с | h, м | e, рад/с | M, Н×м | J0, кг×м2 | J, кг×м2 |
1m | - | ||||||||||||
2m | |||||||||||||
3m | |||||||||||||
2m0 | 3m | ||||||||||||
4m0 | 3m |
1. Вычислить в опытах 1, 2, 3 (при неизменном моменте инерции) угловое ускорение e и вращающий момент М по формулам (6) и (7).
2. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего момента .
3. Определить по графику момент инерции маятника без грузов на спицах J0.
4. Вычислить в опытах 4, 5 угловое ускорение e и момент инерции J по формулам (6), (1).
5. Проверить основной закон динамики вращательного движения в соотношениях:
(при ),
(при ).
Контрольные вопросы
1. Виды движения твердого тела. Какое движение называется поступательным? вращательным?
2. Какие величины являются мерой инертности при поступательном и вращательном движении? Дайте их определение.
3. Сформулируйте теорему Штейнера.
4. Какие физические величины являются мерой воздействия при поступательном и вращательном движении?
5. Сформулируйте законы динамики поступательного и вращательного движения.
6. Ускорение при поступательном и вращательном движении. Угловое ускорение. Связь между линейными и угловыми кинематическими величинами.
7. Выведите расчетные формулы.
Лабораторная работа 2-2