Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3
ГААП
кафедра физики
Рейтинг за работу:
Преподаватель:
Отчет
о лабораторной работе
по курсу: “Общая физика”:
Маятник Обербека.
ОФ 72.5528.004 ЛР
Работу выполнил
студент гр. № 84705: Болотник В.А.
“”октября 1997г.
Санкт-Петербург
1997
Цель работы: определение момента инерции маятника Обербека.
1)Описание установки: Используемый в работе прибор содержит измерительную часть, включающую в себя миллисекундомер, измеряющий время падения груза; колонну с нанесенной метрической шкалой для измерения расстояний. На колонне смонтированы неподвижный блок и три кронштейна: средний, подвижный, —на нем крепится электромагнит, удерживающий систему в неподвижном состоянии до начала эксперимента, двухступенчатый шкив для смены радиуса и крестовина с грузами — маятник Обербека, нижний и верхний с фотодатчиками для регистрации начала и конца движения груза.
Кнопка "Пуск" отключает электромагнит и запускает миллисекундомер, а кнопка "сброс" обнуляет показания секундомера, т.е. подготавливает прибор к следующему эксперименту.
Массу груза можно изменять с помощью дополнительных грузиков. Радиус меняется при переходе между ступенями шкива. Высоту —перемещая средний кронштейн.
2) Методика выполнения и рабочие формулы: Под действием груза нить будет разматываться, приводя маятник в равноускоренное вращательное движение. Из основного уравнения динамики вращательного движения:
M = I (1) , где I — момент инерции маятника относительно оси вращения, — угловое ускорение маятника , М — вращающий момент приложенных к маятнику внешних сил.
Угловое ускорение маятника равно = a / r (2) , где а — ускорение падающего груза, r — радиус шкива, на который наматывается нить.
Ускорение падающего груза a = 2h / t (3) , где h — высота падения, t — время падения.
Уравнение динамики поступательного движения падающего груза может быть записано в виде: ma = mg –F (4) , где m — масса падающего груза, g — ускорение силы тяжести, F — сила натяжения нити, равная по абсолютной величине силе, приложенной к шкиву маятника. Момент этой силы, заставляющий маятник вращаться, равен M = Fr = m(g - a)r (5).
В итоге, по (2), (3) и (5): I = M / = mr(gt / 2h - 1) (6).
Таким образом, измерив радиус шкива маятника, массу падающего груза, высоту и время его падения, можно экспериментально определить момент инерции маятника Обербека.
3) Результаты измерений и вычислений:
Результаты измерений занесены в таблицу №1.
табл. 1
|
1 измерение |
2 измерение |
|
|
m (г) |
95,00 |
,00 |
|
r (см) |
4,20 |
,10 |
|
h (см) |
28,00 |
,00 |
|
t (с) |
2,57 |
,42 |
|
t (с) |
2,60 |
,32 |
|
t (с) |
2,58 |
,33 |
|
t (с) |
2,54 |
,42 |
|
t (с) |
2,67 |
,35 |
4) Примеры расчетов:
Среднее время можно найти как среднее арифметическое величин каждого измерения.
Т.о., tср = 2,59 с; tср = 4,37 с.
Рассчитывая момент инерции по формуле (5), получаем:
I= 0,095кг (0,042 м) (9,80 м/с (2,59с) / (2 0,28 м) –) = 0,02 кгм;
I= 0,176кг (0,021 м) (9,80 м/с (4,73с) / (2 0,28 м) –) = 0,03 кгм;
Iсреднее= 0,03 кгм.
5) Расчет погрешности:
Погрешность измерения можно найти по формуле = mrgtмс / h, где мс = 0,001с —систематическая погрешность миллисекундомера .
= 0,095кг (0,042 м) 9,80 м/с (2,59с) 0,001с / 0,28 м = 3,9310 -5 кгм;
= 0,176кг (0,021 м) 9,80 м/с (4,73с) 0,001с / 0,28 м = 6,1010 -5 кгм.
среднее= 5,02 10 -5 кгм.
Вывод :
Iсреднее= 0,03 кгм;
среднее= 5,02 10 -5 кгм.
Наименьшая погрешность наблюдается в первом измерении , откуда следует, что результат в данном случае тем точнее, чем меньше масса груза.
Список используемой литературы : Н.А. Черепков „Методические указания к выполнению лабораторных работ”