Обербек маятнигінде айналмалы қозғалыстардың заңдарын зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты:Обербек маятнигі көмегімен қатты дененің айналмалы қозғалысының заңдылықтарымен тәжірибе арқылы танысу.

Керекті құрал – жабдықтар: Обербек қондырғысы, штангенциркуль, миллиметрлік сызғыш, электрлік секундомер, жүктер жиыны, ELWRO қондырғысы.

Обербек маятнигі қос шкивке бекітілген крестовинадан (бір-біріне 90⁰ бекітілген екі стержень) тұрады. Оның айналыс осі горизонталь орналастырылады да, подшипниктерге бекітіледі (5-сурет). Аспаптың айналысы шкивке оралған жіп көмегімен жүзеге асырылады.

Керілу күшінің өзгерісі жіптің бос ұшына бекітілген әр түрлі массалы жүктер көмегімен жасалады. Құралдың инерция моментін бір пішіндегі бірдей массалы төрт жүкті стержендер бойымен қозғалту арқылы өзгертуге болады. Аспаптың айналмалы қозғалысының теңдеуін үш шама байланыстырады: жіптің керілуінің күш моменті, бұрыштық үдеу және аспаптың инерция моменті.

 

Сурет 5

Жіптің керілуінің күш моментін және бұрыштық үдеуді ілінген жүктің ілгерілемелі қозғалысының үдеуін біле отырып есептеуге болады. Үдеу жүктің жүріп өткен арақашықтығы мен оған сәйкес уақыт аралығымен анықталады. Сонымен қондырғының инерция моментін тәжірибеде өлшенген шамалар көмегімен есептеуге болады.

Құлап келе жатқан жүк үшін:

Маятниктің айналатын бөлігі үшін айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі:

, ,

Массасы М жүктің ілгерілемелі қозғалып келе жатқан жүк үшін Ньютонның екінші заңы (қозғалыс бағытындағы проекциясы):

Осыдан

ал инерция моменті І_z үшін мынадай теңдеу алынады:

мұндағы, m – жіпке байланған жүк массасы;

r – шкив радиусы;

h – жүк жүріп өтетін қашықтық;

t – h биіктікті жүктің жүріп өтетін арақашықтығы;

g – еркін түсу үдеуі.

Жаттығу №1

Обербек маятнигіндегі инерция моментін және үйкеліс күші моментін анықтау,