"Studiul legii dinamicii mișcării de rotație cu ajutorul pendulului lui Oberbeg"
Numărul de muncă 3. Studiul legii dinamicii mișcării de rotație cu ajutorul pendulului lui Oberbeg
OBIECTIV: Obținerea dependenței experimentale a accelerației unghiulare la momentul forței și determinarea momentului de inerție a pendulului prin metoda dinamică.
ECHIPAMENTE: pendulul, cronometrul, caliperul, conducătorul, setul de încărcături, cântarele lui Oberbek.
Partea principală a instalației este o pendulă cruciformă care se poate roti cu frecare mică în jurul axei O.
Prin bare transversale se pot deplasa cilindrul mobil (3) m0 = greutatea 144 g pe aceeași axă cu o traversă plantat scripeți (1) și (2) din diferite rază r (r1 = 18mm, r2 = 10 mm). Până la sfârșitul plăgii fire pe unul dintre scripeții și slung peste unitatea de imponderabil (4) este atașat la o greutate de m. conducand pendulul in miscare rotativa. Timpul de tranzit pentru distanța h este măsurat cu un cronometru. Pendulul este reținut într-o poziție inițială de un electromagnet, apăsând „start“ cronometru electromagnetul este oprit, sarcina începe să se miște, și simultan pornește cronometrul. Contorul de timp se încheie când sarcina atinge poziția inferioară. Pentru a încărca un cronometru, trebuie să instalați folosind șuruburile de la baza platformei pentru a da o situație în care mărfurile ar fi coborât cu precizie în cercul marcat. În acest cerc este montat un senzor care oprește cronometrul.
Distanța h este indicată de rigla instalată în partea de sus a unității, ceea ce indică distanța încărcării în poziția inițială de la baza instalației.
DESCRIEREA METODEI DE MĂSURĂRI
Presupunând că firul este greu și inextensibil, este posibil să se considere că mișcarea sarcinilor este accelerată uniform. Accelerarea încărcăturii a se determină prin măsurarea timpului de deplasare a acesteia t și a traseului parcurs h:
.
Accelerația unghiulară a pendulului este exprimată în termeni de accelerație liniară și raza roții:
.
Tensiunea firului T poate fi determinată prin aplicarea legii lui Newton asupra mișcării m μ (neglijând rezistența aerului):
,
Astfel, prin măsurarea pentru o sarcină de masă m a timpului t de trecere a unei distanțe h la ele. este posibil să se calculeze accelerația unghiulară a pendulului și să se determine momentul forței care acționează asupra pendulului:
.
Când pendulul este rotit, cuplul de frânare al forțelor de frecare Mtr acționează de asemenea asupra acestuia. și prin urmare legea dinamicii ia forma:
.
Această ecuație permite să găsească momentul de inerție I bloca metoda dinamică, prin măsurarea unui număr de variabile a și M. Pentru determinarea mai precisă a mărimii I se obține în liniar dependență de experiment, care permite să se calculeze valoarea medie a pantei liniei pilot I.
Sarcina 1. Studiul legii de rotație a pendulului.
Greutatea rezultată a încărcăturii este aproximativ egală cu masa indicată pe suport. Eroarea relativă a măsurătorilor a fost:
În consecință, măsurătorile au fost suficient de precise.
Luând în considerare valoarea obținută a erorii relative, se poate afirma că acuratețea măsurătorilor în timpul funcționării a fost suficientă.
Răspunsuri la întrebările de test
1. Legea dinamicii mișcării de rotație:
2. Rotirea la fel de accelerată este mișcarea unui corp de-a lungul unui cerc cu accelerație constantă unghiulară și liniară. Pentru ca organismul să efectueze o mișcare de rotație la fel de accelerată, este necesar să existe o forță care acționează asupra corpului de-a lungul tangentei pe traiectoria mișcării.
3. Vectorul momentului forței. conducând pendulul în rotație, este îndreptat în același mod ca forța însăși - în planul traiectoriei de mișcare de-a lungul tangentei.
Vectorul de accelerare angulară este co-direcționat cu un vector de viteză unghiulară și liniară și, de asemenea, cu un vector de accelerație liniară, care, la rândul său, este co-direcționat cu un vector de forță. Astfel, vectorul de accelerare angulară este tangențial în planul traiectoriei de mișcare.
Momentul corpului este co-direcționat cu impulsul și prin urmare cu forța.
Astfel, toți vectorii de mai sus - și sunt direcționați de-a lungul tangentei la traiectoria mișcării.
4. a) Viteza unghiulară depinde de masa mărfurilor.
b) Momentul inerțial al pendulului depinde de distanța cilindrilor pendulului de axa de rotație.
c) momentul forței care acționează asupra pendulului, depinde de momentul de inerție și accelerației unghiulare - care, la rândul său depinde de greutatea încărcăturii și distanța la care pendulul este situat pe axa de rotație a cilindrului.
5. Metoda dinamică de măsurare a momentului de inerție se bazează pe o dependență directă, proporțională (liniară).
6. Valorile care determină panta liniei drepte în graficul indicat sunt greutatea încărcăturii și timpul.
7. În această lucrare modificați momentul forței schimbând masa mărfurilor fie prin schimbarea razei scripeții, fie prin schimbarea distanței dintre cilindrii pendulului și axa de rotație.
8. Pentru a determina magnitudinea accelerației unghiulare în această lucrare, măsurați timpul de deplasare, distanța parcursă de sarcină (înălțime) și raza roții.
Pentru a determina amploarea momentului de forță în această lucrare, măsurați greutatea încărcăturii și raza roții.
9. În această lucrare, pentru a modifica momentul inerției pendulului, puteți schimba distanța la care sunt amplasate cilindrii de la axa de rotație.