Лабораторная работа № 9
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА ОБЕРБЕКА
Цель работы: изучить действие основного закона динамики вращательного движения. Приборы и принадлежности: прибор Обербека, набор грузов, штангенциркуль, линейка. 1. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА Основной закон динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси: Если на тело, имеющее ось вращения действует сила, то тело приобретает угловое ускорение ε, величина которого прямо пропорциональна моменту М действующей силы F и обратно пропорциональна моменту инерции I этого тела: ε = М/I. (1) Линейная зависимость углового ускорения ε от величины M проверяется экспериментально с помощью «прибора Обербека». 2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1). Диаметр шкива d определяется штангенциркулем. Радиус: r = d/2.
r, м
| Δr, м
| δr
|
| h, м
| Δh, м
| δh
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2).
Необходимо измерить высоту h и время t движения груза m. Таблица 2
№
| m, кг
| t1, c
| t2, c
| t3, c
| t4, c
| t5, c
| tср, c
| Dt, c
| dt
|
| 0,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3
№
| m, кг
| a, м/с2
| M, Н×м
| e, рад/с2 радрад/с2
| De, рад/с2
| de
| e±De
|
| 0,2
|
|
|
|
|
|
|
| 0,3
|
|
|
|
|
|
|
| 0,4
|
|
|
|
|
|
|
| 0,5
|
|
|
|
|
|
|
3). Ускорения a определяем по
a = 2h/t2, где
h – высота движения груза за время
t. По значениям
а1,
а2,
а3,
а4 рассчитаем моменты сил М
1, М
2, М
3, М
4:
M = m(g – a)r, и угловые ускорения: e
1, e
2, e
3, e
4:
ε = 2h/(t2r). 4). Оценим относительную δε и абсолютную
Δε погрешности углового ускорения ε: δε = Δh/h + 2Δt/t
ср + Δr/r;
Δε = ε δε. 5). Построить график: ε = f(M).
Контрольные вопросы
1. Угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение.
2. Момент инерции материальной точки и твердого тела.
3. Теорема Штейнера.
4. Момент силы. Плечо силы.
5. Момент количества движения.
6. Основной закон динамики вращательного движения.
7. Закон сохранения момента количества движения.
8. Абсолютная и относительная погрешности прямых и косвенных измерений.