Titlul lucrării: DETERMINAREA MOMENTULUI INERTIEI PENDULULUI FIZIC
Specializarea: Fizica
Descriere: orientări pentru lucrări de laborator № 1.2 DETERMINAREA INERTIA MOMENT fizic Obiectiv pendul: Pentru a determina momentul pendulului fizic de inerție și momentul de inerție pentru a investiga dependența poziției centrului de masă al pendulului în raport cu axa de rotație
Mărime fișier: 221.71 KB
Lucrarea a fost descărcată: 60 de persoane.
INSTRUCȚIUNI INSTRUCȚIUNI PENTRU LUCRAREA LABORATORULUI Nr. 1.2
DETERMINAREA MOMENTULUI INERTIA FIZICĂ
SCOPUL LUCRĂRII: determină momentul inerției pendulului fizic și investighează dependența momentului inerției de poziția centrului de masă al pendulului față de axa de rotație.
DISPOZITIVE ȘI ACCESORII: un pendul fizic pe suport, un cronometru, o prismă pe suport, un riglă de scară.
Deplasările periodice ale corpului în ceea ce privește o poziție stabilă (poziția de echilibru) se numesc mișcare oscilantă sau oscilații simple. Mișcările vibraționale în cazul general sunt procese fizice complexe. Doctrina oscilațiilor servește drept bază pentru o serie întreagă de discipline aplicate (acustică, teoria mașinilor, seismologie etc.).
Cel mai simplu mod de oscilație este o mișcare oscilantă armonică. Deciziile armonice ale corpului apar atunci când forța care acționează asupra ei este proporțională cu deplasarea, adică Această forță se numește cvasi-elastică sau se întoarce. Natura forței de refacere poate fi diferită (forța elasticității, gravitației etc.). În mișcarea armonică, dependența timpului (deplasarea) de timp este exprimată printr-o funcție a sinusului sau cosinusului:
unde deplasarea maximă a corpului din poziția de echilibru (amplitudine)
circulară sau ciclică,
timpul unei fluctuații complete (perioadă),
faza inițială de oscilație.
Accelerarea corpului, efectuarea oscilațiilor armonice, este proporțională cu deplasarea și este întotdeauna îndreptată spre echilibru, adică Pentru fiecare moment de timp, deplasarea și accelerarea au semne opuse:
Accelerațiile armonice realizează penduluri sub acțiunea gravitației dacă unghiurile de deviere de la poziția plumb (poziția de echilibru) sunt mici.
Pendulurile sunt simple și complexe. Corpul de dimensiuni mici (punct material) suspendat pe un fir lung, întinderea și greutatea cărora poate fi neglijat, se numește un pendul simplu sau matematic. Un corp solid de formă arbitrară, montat pe o axă orizontală care nu trece prin centrul de greutate, este un pendul complex sau fizic.
Orice corp solid poate fi considerat ca un set de puncte materiale invariabil conectate cu masele. prin urmare, momentul inerției unui pendul fizic poate fi definit ca suma momentelor de inerție a tuturor punctelor sale materiale:
unde r # 150; distanța de la fiecare dintre ele la axa de rotație.
În practică, folosirea formulei (2) nu este posibilă, prin urmare, pentru a determina momentul inerției unui pendul fizic, descriem oscilațiile sale folosind legea dinamicii mișcării de rotație.
Pe pendul fizic două forțe sunt: forța gravitației aplicată în centrul de greutate al pendulului (punct), iar forța de reacție a podelei aplicată la locul de atașare a pendulului, unde axa de rotație.
În cazul în care pendulul fizic se abate de la poziția de echilibru cu un unghi (figura 1), forța gravitației va crea un cuplu, în care începe oscilațiile.
Momentul de gravitate determină accelerația unghiulară.
Dacă denotăm distanța dintre axa de rotație și centrul de greutate. atunci momentul gravitației va fi exprimat astfel:
sau la unghiuri mici
unde umărul este forța gravitației, masa pendulului, accelerarea caderii libere a corpului. "-" se explică prin caracterul întoarcere al momentului forței. Acesta este îndreptat opus unghiului de abatere a pendulului.
Cu oscilațiile pendulului, centrul de greutate se deplasează de-a lungul arcului cercului, astfel încât mișcarea lui poate fi descrisă folosind legea dinamicii mișcării de rotație. Acesta va fi scris sub forma:
unde momentul de inerție a corpului față de axa de rotație.
Înlocuind (4) valoarea (3) și rezolvând-o cu privire la accelerația unghiulară, obținem
Ecuația (5) diferă de ecuația (1) numai prin faptul că include cantități unghiulare în loc de cele lineare.
Dintr-o comparație a ecuațiilor (1) și (5), rezultă că oricare dintre ele. din care se obține formula pentru perioada oscilațiilor pendulului fizic:
Din formula pentru perioada de oscilație a unui pendul fizic (5), găsim momentul său de inerție:
în cazul în care perioada de oscilație a pendulului.
Această expresie este formula de calcul pentru determinarea momentului de inerție al unui pendul fizic.
METODA EXPERIMENTALĂ ȘI DESCRIEREA INSTALĂRII
Pendulul fizic din această lucrare constă dintr-o bară OD de oțel pe care este fixat un corp masiv B de formă cilindrică cu șuruburi (figura 2). Când șuruburile de sprijin sunt eliberate, corpul B poate fi deplasat de-a lungul tijei și, prin urmare, poziția centrului de greutate al pendulului se schimbă.
Pentru suspendarea pendulului, există un suport special pe care pendulul este suspendat într-un punct.
Pentru a găsi centrul de greutate al pendulului (punct) servește o prismă specială care este montat pe o bază stabilă (margine scaun). Pendulul este plasat orizontal pe marginea prismei și vizionarea de echilibrare, căutăm o poziție în care momentele forțelor de gravitație care acționează pe partea dreaptă și stângă ale pendulului, sunt egale (Figura 3). Într-o astfel de situație centrul de greutate al pendulului va fi amplasat în tija împotriva punctului de sprijin. Distanța este determinată prin intermediul unei rigle de scară.
ORDINEA DE PERFORMANȚĂ
- Se determină masa totală a pendulului (tija și sarcina) în kilograme.
- Am întărit sarcina B la capătul tijei. determină poziția punctului pe orice suport și măsoară distanța r de către rigla scării.
- Suspendați pendulul de pe suport, îndepărtați-l din poziția de echilibru cu un unghi mic (capătul tijei este retras la o distanță de 6-8 cm) și eliberați-l. Dacă ați sărit peste 3-4 balansări complete, porniți cronometrul în momentul în care pendulul atinge deviația maximă. Determinați timpul de 3050 de oscilații complete ale pendulului ().
- Se repetă operațiunea descrisă la punctul 3 3 de mai multe ori și din datele obținute determină valoarea medie a perioadei de oscilație a pendulului la o poziție de sarcină dată.
- Deplasați încărcătura de-a lungul tijei cu 6-7 cm și repetați operațiile de determinare descrise și cu noua poziție de sarcină B.
- Lucrarea este terminată, dacă astfel de mișcări de mărfuri cu măsurători însoțitoare au fost efectuate de 3-5 ori.
- Datele experimentale obținute sunt înlocuite în formula (7) și momentele de inerție ale pendulului sunt calculate în sistemul de unități SI pentru distanțe diferite ale centrului de greutate de la axa de rotație.
- Rezultatele măsurătorilor și calculele sunt înregistrate în tabel:
- Rezultatele momentelor de inerție sunt înregistrate în forma standard (sub formă de intervale).
- Conform rezultatelor tabelului, se concluzionează că momentul inerției unui pendul fizic depinde de poziția centrului de greutate.
- Ce oscilații sunt numite libere?
- Ce oscilații se numesc armonici?
- Notați ecuația oscilațiilor armonice libere.
- Care este frecvența oscilațiilor, perioada și amplitudinea lor?
- Ce caracteristici ale oscilațiilor armonice nu se schimbă în timp?
- Ce caracteristici ale oscilațiilor sunt funcțiile armonice ale timpului?
- Dați definiția momentului de inerție al punctului material și momentul inerției corpului.
- Definiți pendulul fizic. Cum depinde momentul de inerție al unui pendul fizic de poziția cilindrului pe tija?
- Dă 2! determină momentul forței (prin distanța de la centrul de greutate la axa de rotație și prin umărul forței). Cum să determinăm direcția momentului forței?
- Scrieți legea fundamentală a dinamicii pentru mișcarea de rotație și obțineți o formulă pentru perioada oscilațiilor unui pendul fizic cu explicații concomitente (utilizați literatura suplimentară).
Și alte lucrări care ar putea să te intereseze
In danіy robotі kursovіy I rozglyanutі teoretichnі aspect strategії rozvitku pіdpriєmstva (fіrmi) și takozh au prezentat chastina.U practice pershіy roboți glavі dat viznachennya astfel ponyattya, iac strategіchne planuvannya. Cunoașteți răspunsurile la alimente, cum arată formulyuvati strategii. Prezentat zmіst structura care osoblivostі upravlіnnya strategіchnogo, precum și tipis strategіy rozvitku bіznesu