Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Ноября 2011 в 16:36, лабораторная работа
Цель работы: найти зависимость между моментами силы, моментом инерции и угловым ускорением относительно оси вращения на примере с крестообразным маятником (маятником Обербека).
Федеральное агентство по образованию и науки РФ
ТУСУР
Кафедра Физики
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по курсу общей физики
Динамика вращательного движения
Преподаватель Студенты
гр. 121-3
Левина В.Б. Королёв Д.
«6» октября 2011 г. Бузовский С.
Манохин А.
«6» октября 2011 г.
ВВЕДЕНИЕ 2
Цель работы: найти зависимость между моментами силы, моментом инерции и угловым ускорением относительно оси вращения на примере с крестообразным маятником (маятником Обербека).
1 Описание
экспериментальной
установки и методики
измерения.
Экспериментальная установка представляет собой крестообразный маятник (маятник Обербека), смонтированном на основании (рисунок 1.1), содержащем электронный счетчик времени (таймер) заданного числа оборотов. Передняя панель содержит рукоятку выбора числа оборотов, кнопку «Сброс» и шкалу таймера (σпр = 0,01 с).
Таймер запускается импульсом, формируемым оптическим датчиком в момент прохождения спицы между источником света и фотоприемником. Отсчет времени прекращается, когда маятник сделает заданное число оборотов.
1)Основание
2)Винт регулировки 5)Барабан 8)Стойка
3)Привеска
Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки
Методика эксперимента заключается в следующем. Установив рукоятку числа оборотов на 5 и зафиксировав одну из спиц непосредственно перед областью фотоприемника, отпустить спицу и замерить время 1, 2, 3, 4 и 5 оборотов. Выполнить измерения 5 раз.
2 Основные расчетные формулы: 3
Момент инерции:
Угловой коэффициент:
Свободный член в линейной зависимости:
(2.3)
Используя формулы (2.2) и (2.3) находим Мт и I0:
(2.5)
Суммарная погрешность измерений:
Суммарная погрешность косвенных измерений t2:
(2.7)
Погрешность момента инерции:
3 Результаты работы и их анализ: 4
Таблица 3.1 – Экспериментальная зависимость времени падения груза от момента инерции привесок.
| № опыта | Прямые измерения | Косвенные измерения | Примечания | ||
| r | t | t2 | I | ||
| мм | c | с2 | кг см2 | ||
| 1 | 26.5 | 2.96, 2.95 ,2.88, 2.93, 2.90 | 8.549776 | 0.000216 | m0=142г |
| 2 | 46.5 | 3.35, 3.43, 3.35, 3.48, 3.39 | 11.5736 | 0.000677 | R=10мм |
| 3 | 66.5 | 4.03, 4.05, 3.93, 3.93, 4.08 | 16.55514 | 0.001394 | φ=10π |
| 4 | 86.5 | 4.51, 4.45, 4.92, 4.99, 4.96 | 24.6611 | 0.002367 | |
| 5 | 96.5 | 5.27, 5.29, 5.66, 5.29, 5.29 | 28.7296 | 0.002949 | |
| 6 | 106.5 | 6.29, 6.40, 6.34, 6.40, 6.34 | 35.49776 | 0.003596 | |
Рассчитываем tср для каждого опыта:
1)2.924 с 2)3.402 с 3)3.944 с 4)4.966 с 5)5.36 с 6) 6.354 с
На основании величин приведенных в таблице 3.1, рассчитываем для всех точек:
= 0.015с; = 0.0248 с; = 0.0312 с;= 0.117 с; = 0.075 с. ;= 0.02 с.
По формуле (2.6) определяем полные погрешности для всех точек:
(t)= 0,01+2×0.015=0,04 с;
(t)= 0,01+2×0.0248 =0,0596с;
(t)= 0,01+2×0.0312 =0,0724с;
(t)= 0,01+2×0.117 =0,244с;
(t)= 0,01+2×0.075 =0,16с;
(t)=
0,01+2×0.02 =0,05с;
По формуле (2.7) определяем погрешность косвенных измерений t2:
=2×2.924×0,04 =0,23392с;
=2×3.402 ×0,0596=0,4055184с;
=2×3.944 ×0,0724=0,5710912с;
=2×4.966 ×0,244=2,423408с;
=2×5.36×0,16=1,7152с;
=2×6.354
×0,05=0,6354с;
По формуле (2.8) рассчитываем погрешность момента инерции привесок: 5
2,91*10-8
4,19*10-8
5,47*10-8
6,11*10-8
6,75*10-8
Рисунок 3.2 – Зависимость квадрата времени от момента инерции привесок
Определяем из графика угловой коэффициент k и свободный член b:
k=7878 b=6,223
По формуле (2.5) рассчитываем : кг см2
По формуле (2.4)
находим Мт
Вывод: Чем больше расстояние от оси вращения до грузов, тем больше момент инерции.