МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА. Цель работы: познакомиться с закономерностями плоского движения тел, определить момент инерции диска маятника Максвелла

Студенты

 

Группа

 

Преподаватель

 

Дата

 

 

Челябинск

Цель работы: познакомиться с закономерностями плоского движения тел, определить момент инерции диска маятника Максвелла.

Оборудование: маятник Максвелла, секундомер.

 

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

 

Плоским движением твердого тела называется такое движение, при котором …

 

Плоское движение можно представить двумя способами. Либо как сумму поступательного движения со скоростью центра масс и вращательного движения относительно оси, проходящей через центр масс. Формулу кинетической энергии можно записать в виде:

 

Либо как вращательное движение относительно мгновенной оси. Формулу кинетической энергии можно записать в виде:

 

Сопоставив формулы кинетической энергии, получим уравнение теоремы Штейнера:

Рассмотрим плоское движение на примере маятника Максвелла. Маятник представляет собой диск, с кольцом, на оси которого закреплен круглый стержень радиуса r. На концах стержня намотаны две нити, на которых маятник подвешен. Если маятник отпустить, то он падает, одновременно вращаясь. Закон сохранения энергии имеет вид:

 

Подставив в это уравнение угловую скорость вращения………….., и скорость поступательного движения……………….

получим формулу для расчета момента инерции относительно оси симметрии:

 

Момент инерции относительно оси симметрии маятника можно рассчитать теоретически как сумму моментов инерции стержня, диска и кольца по формуле:

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

Высота Н, см
Время t, с
Момент инерции J 0, кг∙ м2

 

Радиус стержня r, мм
Радиус диска Rдиск, мм
Радиус кольца Rkольц, мм
Масса стержня mст, г
Масса диска mдиск, г
Масса кольца mкольц, г
Масса маятника m, г

 

Пример расчета момента инерции:

 

=

Расчет среднего значения момента инерции маятника:

 

< J ₀> =

 

Оценка случайной погрешности измерения момента инерции:

=

 

 

Результат измерения момента инерции: J ₀ =……±………, кг∙ м² Р =0, 90.

 

Расчет теоретического значения момента инерции маятника

 

=

 

 

Выводы.

 

 

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ