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
Лабораторная работа № 4
«Проверка основного закона динамики вращательного движения
на приборе Обербека»
1. Вопросы допуска к лабораторной работе (теоретическая часть)
1.1. Что такое угловая скорость? Какова единица измерения данной величины?
1.2. Что такое угловое ускорение? Какова единица измерения данной величины? Как данная величина связана с касательным ускорением?
1.3. Что такое момент силы, от чего он зависит? Какова единица измерения данной величины?
1.4. Что такое момент инерции, от чего он зависит? Какова единица измерения данной величины?
1.5. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Сравните его с основным законом динамики поступательного движения (второй закон Ньютона).
1.6. Решите задачу.
Угловая скорость тела, вращающегося вокруг оси О1О2 (см. рисунок) под действием силы F (ее плечо d) увеличилась (уменьшилась) за время t от 1 до 2. Определите величину, обозначенную *. Момент инерции тела относительно оси О1О2 равен I. Сила F перпендикулярна плоскости рисунка.
|
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
F, Н |
25 |
90 |
180 |
* |
470 |
170 |
* |
35 |
120 |
45 |
40 |
30 |
|
d, см |
6,0 |
* |
12 |
8,0 |
15 |
16 |
9,0 |
* |
4,0 |
8,0 |
14 |
10 |
|
t, с |
2,0 |
1,5 |
0,8 |
1,2 |
* |
0,40 |
0,60 |
1,3 |
* |
2,2 |
1,7 |
0,90 |
|
1, рад/с |
15 |
18 |
* |
12 |
24 |
32 |
44 |
60 |
8,0 |
* |
75 |
45 |
|
2, рад/с |
20 |
32 |
40 |
22 |
46 |
* |
30 |
75 |
24 |
60 |
* |
15 |
|
I, кгм2 |
* |
0,80 |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
1,8 |
1,4 |
0,90 |
0,60 |
0,40 |
2,0 |
* |
2. Вопросы допуска к лабораторной работе (практическая часть)
2.1. Опишите установку, используемую в данной лабораторной работе.
2.2. На блок, свободно вращающийся вокруг горизонтальной оси, намотана нить, к которой прикреплен груз массой т. Если груз отпустить, то он будет двигаться с ускорением а и за время t опуститься вниз, пройдя расстояние S. Выведите формулу для расчета ускорения груза, для расчета силы натяжения нити.
2.3. Как определяют момент инерции прибора Обербека в данной лабораторной работе? Какие физические величины необходимо при этом измерить?
2.4. Какова теоретическая зависимость между угловым ускорением вращающегося тела и моментом силы, приложенным к нему?
2.5. Какова теоретическая зависимость между угловым ускорением вращающегося тела и его моментом инерции?
2.6. Каким образом можно изменять момент инерции прибора Обербека?
3. Вопросы к защите лабораторной работы
3.1.Решите задачу.
Точка массы m вращается по окружности радиуса r так, что угол поворота j меняется с течением времени по известному закону. Определите угловую скорость, угловое ускорение, касательное ускорение, момент инерции, момент импульса точки, момент силы, действующей на тело, в момент времени t.
|
№ варианта |
Масса т, г |
Радиус r, см |
Зависимость |
Время t, с |
|
1 |
200 |
15 |
2,0 |
|
|
2 |
150 |
25 |
4,0 |
|
|
3 |
250 |
12 |
0,5 |
|
|
4 |
120 |
40 |
3,0 |
|
|
5 |
350 |
30 |
1,0 |
|
|
6 |
80 |
50 |
5,0 |
|
№ варианта |
Масса т, г |
Радиус r, см |
Зависимость |
Время t, с |
|
7 |
300 |
20 |
3,0 |
|
|
8 |
250 |
60 |
2,0 |
|
|
9 |
140 |
5,0 |
4,0 |
|
|
10 |
90 |
70 |
0,5 |
|
|
11 |
400 |
45 |
5,0 |
|
|
12 |
180 |
4,0 |
0,1 |
3.2. Какова методика определения момента инерции прибора Обербека, используемая в данной лабораторной работе?
3.3. Выведите формулу для расчета момента инерции прибора Обербека.
3.4. Выведите формулу для расчета момента силы, приложенной к крестообразному маховику прибора Обербека; выведите формулу для расчета углового ускорения крестообразного маховика прибора Обербека.
3.5. Обоснуйте характер графика зависимости углового ускорения от момента силы М. Как, используя данный график, определить момент инерции J прибора Обербека.
3.6. Обоснуйте характер графика зависимости обратной величины углового ускорения от квадрата расстояния центра тяжести цилиндра от оси вращения l2.
3.7. Решите задачу.
Фигурист, вращаясь вокруг своей оси, прижимает руки как можно ближе к туловищу, и его момент инерции относительно оси вращения уменьшается от J1 до J2. При этом период вращения фигуриста уменьшается от Т1 до Т2. Вычислите величину, обозначенную *.
|
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
J1, кгм2 |
4,4 |
4,2 |
* |
4,0 |
4,1 |
4,0 |
* |
4,2 |
4,0 |
4,1 |
* |
4,4 |
|
J2, кгм2 |
3,6 |
* |
3,3 |
3,2 |
3,4 |
* |
3,3 |
3,4 |
3,3 |
* |
3,3 |
3,7 |
|
Т1, с |
* |
0,50 |
0,45 |
0,40 |
* |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
* |
0,45 |
0,35 |
0,35 |
|
Т2, с |
0,41 |
0,40 |
0,37 |
* |
0,29 |
0,32 |
0,35 |
* |
0,37 |
0,37 |
0,28 |
* |
3.8. Сформулируйте теорему Штейнера. Приведите пример ее применения.
4. Литература
1. Руководство к лабораторным работам по физике (Механика): Учебное пособие / В.В. Горлач, В.Л. Егоров, Н.А. Иванов, Э.А. Майер, В.А. Федоров; Под ред. проф. Э.А. Майера. – Омск: Изд – во СибАДИ, 2003.
С. 3 – 14. Методика обработки результатов измерений;
С. 36 – 43. Лабораторная работа № 4 «Проверка основного закона динамики вращательного движения на приборе Обербека». Упражнение № 1. Определение момента инерции прибора Обербека. Упражнение № 2. Определение зависимости величины углового ускорения от величины момента действующих сил. Упражнение № 3. Изучение зависимости углового ускорения от момента инерции прибора Обербека. Упражнение № 4. Определение расчетного момента инерции прибора.