работа 7

Целта на работата - изучаването на махало и определяне на Максуел с помощта на инерционния момент на твърди частици.

Теоретичните основи на лабораторна работа

В тази лаборатория работи инерционният момент на твърди частици определят експериментално с помощта на махало на Максуел.

Максуел махалото е хомогенна диск С, която преминава през центъра на метален прът г (Фиг.1). До края на пръта прикрепен към двете вериги. Те внимателно, завъртете, за да включите, рана на прът в посока от края на диска. Дискът на пръта се издига. Ако дискът не притежава във високата позиция, е надолу транслационно движение на махалото и въртеливо движение около оста на симетрия. Ротация, продължава да инерция в най-ниската точка на движение (когато преждата вече развит), отново води до прекратяване на резбата на пръта. Диск издига отново и движението се повтаря, т.е. трептения се случват.

Момент на инерция на тялото е мярка на тялото инерция на въртеливото движение. Инерционният момент зависи от размера и формата на телата и разпределението на телесната маса по отношение на оста на въртене.

Момент на инерция количество добавка. Ако се визуализира на тялото, състояща се от голям брой много малки елементи DMI. Инерционният момент на такъв отделен орган приблизително определя по формулата

Сближаване по-точни, по-голямата броят на дялове на основния телесното тегло DMI.

С безкрайно голяма стойност на номер, на който на елементарните маси клони към безкрайност, и DMI. Тя клони към нула. След момента на инерция на твърда твърдо тяло (непрекъснато разпределение маса) се определя по формулата

където ри - разстоянието от елемент на оста на въртене; R - плътност на материала в елемент обем DV на разстояние г от оста на въртене.

Следователно, проблемът за намиране на момента на инерция на различни органи редуцира до интегрирането с формула (1) за съответния обем на тялото.

В произтичащи формули за изчисляване на съответствието, използвани за моментите на инерцията на тялото, както и закона за запазване на общата механична енергия.

Като се има предвид, че инерционният момент на стойност на въртящия момент тяло добавка теоретичната стойност на инерционни махало Максуел J, може да бъде определена като сума от моменти на инерция, получени в резултат на интеграцията с формула (1) за трите елемента: махало ос диск пръстен и като носен от диск

инерционен момент на оста на махалото;

инерционен момент на задвижването

инерционен момент на пръстена, носен на диска;

Кинетичната енергия на махалото маса м, отгледани и фиксиран в височина ч. нула. Общият механичната енергия се определя само от потенциална енергия Ep = MGH.

В долно положение на махалото Ep = 0, и общата механична енергия е сумата от кинетичните енергии на транслацията и ротационни движения

С този ъглов модул движение w скорост. линейна скорост ф модул и радиус R диск на са свързани с

От закона за запазване предполага, че общата енергия на махалото в горните и долните позиции трябва да бъде същият, т.е.

Следователно, като се използва уравнение (4), в момента на инерция на махалото

За равномерно ускорено движение връзка между разстояние часа. преминал тяло, размер на U и Т е тип скорост време

Заместването последния експресията на формула (6), ние получаваме връзката да се определи експериментално стойност на момента на инерция

С формула (8) могат да бъдат получени на базата на динамиката уравнения за постъпателно и въртеливо движение (виж. Lab. Работа 5).

Общ изглед на апарата, представена на фиг.2. Основата 1 е фиксирана колона с електронен хронометър 2, към която е закрепена неподвижно горна скоба 9 и подвижната долното рамо 7. рамото 10 е електромагнит, и фотоелектричен сензор 11 и долната скоба - фотоелектронна сензор 3.

Махалото е диск 5, монтирана на ос 6, окачен на две нишки 4 (бифилярна суспензия). На диска може да се придържаме подвижен пръстен 12, като по този начин се променя, инерционен момент.

Махалото се задържа в своята горна позиция от електромагнит 10. Датчици фотоелектрически 3 и 11 са свързани с електронен хронометър 2. Горна електронен сензор открива началото на махалото, а долната - движение затваряне (понижаване) на махалото.

Редът на изпълнение

За да се постави на махало карам един от пръстените.
Активиране на настройка чрез натискане на бутон "мрежа".
Задайте оста на махалото е хоризонтална.
Понижаване на долния край на махалото около 2 мм под оптичната ос фотоелектричен сензор. (Приспособяване на позицията на махалото чрез промяна на дължината на нишката или движението на предмишницата на желаната височина.)
Включи електромагнит (бутона "Старт", трябва да е в положение нагоре).
Плаващ макара резба равномерно върху махало оста на махалото преди фиксиране електромагнит в горна позиция.
Измерва се времето на падането на махало електронен хронометър, като натиснете "Reset", а след това "Старт".

8. Повторете десет пъти повече от претенции 1-7.

Свързани статии