Інструкції до лабораторних робіт

Назва	Інструкції до лабораторних робіт
Дата	15.09.2012
Розмір	79.23 Kb.
Тип	Документи

Зміст

Прилади та обладнання
1), закріплений на валу (2
Виведення розрахункових формул
При підготовці до виконання роботи використати
Таблиці результатів вимірювань і розрахунків

ІНСТРУКЦІЇ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Лабораторна робота №2

ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ

МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

Мета роботи

Визначити експериментально і розрахувати теоретично момент інерції маятника Максвелла.

^ Прилади та обладнання

Маятник Максвелла, змінні кільця, штанґенциркуль, секундомір.

О
пис вимірювального пристрою

Рис.1
Маятник Максвелла – це маховик (^ 1), закріплений на валу (2) і підвішений на біфілярній підвісці (3) до кронштейна (Рис.1).

Момент інерції маятника можна змінювати за допомогою кілець, які накладаються на маховик.

Кронштейн прикріплений до стояка; на кронштейні розміщений фотоелектричний давач і електромагніт для утримання маятника у верхньому положенні. Стояк прикріплений до основи, на якій розміщений електронний блок .

Рис.2
На передній панелі блоку знаходяться: секундомір (4) і клавіші (5), (6), (7). (Рис.2)

^

Виведення розрахункових формул

Маятник Максвелла, піднятий на деяку висоту h, має потенціальну енерґію mgh. Якщо маятник з такого положення відпустити, то він, опускаючись вниз, здійснює складний поступально-обертальний (плоский) рух. Під час руху вниз потенціальна енерґія маятника зменшується і перетворюється у кінетичну енерґію поступального руху

, кінетичну енерґію обертального руху

та в роботу проти сил тертя. Якщо тертям знехтувати, то згідно з законом збереження енерґії

. (1)

Знаючи кінцеву лінійну швидкість u точок ободу валу маятника та кінцеву кутову швидкість

можна з формули (1) визначити момент інерції маятника Максвелла.

Лінійну швидкість u точок ободу валу маятника можна визначити, знаючи висоту h , на яку піднятий маятник, і час t опускання його з цієї висоти

;

. (2)

Виключивши з рівнянь (2) лінійне прискорення α, з яким опускається маятник, отримаємо:

. (3) Лінійна швидкість u точок ободу валу маятника, його кутова швидкість

і радіус R зв’язані між собою співвідношенням

. (4)

На основі (3) і (4) одержимо:

, (5)

де d₀ – діаметр валу маятника.

Підставляючи значення u з (3) і

із (5) у формулу (1), отримаємо для моменту інерції маятника Максвелла:

. (6)

Врахувавши, що загальна маса маятника m = m₀ + m_M + m_K,

де m₀ – маса валу маятника;

m_M – маса маховика;

m_K – маса допоміжного кільця, одержимо:

. (7) Момент інерції маятника Максвелла, як тіла правильної ґеометричної форми, можна також обчислити теоретично за формулою:

, (8)

де J₀ – момент інерції валу маятника,

J_M – момент інерції маховика,

J_K – момент інерції допоміжного кільця.

Значення моментів інерції окремих складових маятника визначаються за формулами:

;

. (9)

Отже:

, (10)

де d_M – зовнішній діаметр маховика;

d_K – зовнішній діаметр допоміжного кільця.

^

При підготовці до виконання роботи використати:

Теоретична частина. Розділ 1.1.

Послідовність виконання роботи

Увімкнути пристрій в електромережу 220 В.
Накласти на маховик маятника в допоміжне кільце .
Рівномірно намотати з двох кінців на вал маятника нитки і зафіксувати маятник у верхньому положенні за допомогою електромагніта .
Натиснути клавішу 7.
Дії, зазначені в пунктах 3, 4 повторити 5 разів.
Використавши прикріплену до стояка міліметрову лінійку, визначити висоту падіння маятника h, як відстань між крайніми нижніми точками допоміжного кільця у верхньому і нижньому положеннях маятника.
Результати вимірювань, проведених згідно з п.7 і п.8, записати у Табл.1
Заповнити Табл.2 (величини відповідних мас подані на кільці, валу і маховику).
Виміряти штанґенциркулем діаметри валу, маховика і зовнішній діаметр кільця. Вимірювання здійснити по 3 рази в різних напрямах а результати записати у Табл.3.
Перевівши результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ, згідно з формулою (7) визначити величину J, а за формулою (10) розрахувати J_t.
Результати розрахунків п.10 занести у Табл.4.
Замінити допоміжне кільце і повторити всі вище зазначені вимірювання та розрахунки.

13.Порівняти одержані значення J і J_t і, використавши (11), оцінити

розбіжність результатів.

. (11)

^ Таблиці результатів вимірювань і розрахунків

Таблиця 1

№ кільця	t₁, с	t₂, с	t₃, с	t₄, с	t₅, с	t_сер., с	h, мм
1	вимір	вимір	вимір	вимір	вимір	розрах.	вимір
2	вимір	вимір	вимір	вимір	вимір	розрах.	вимір

Таблиця 2

m₀, кг	m_M, кг	m_K№1, кг	m_K№2, кг

Таблиця 3

№	d₀, мм	d_м, мм	d_K№1, мм	d_K№2, мм
1	вимір	вимір	вимір	вимір
2	вимір	вимір	вимір	вимір
3	вимір	вимір	вимір	вимір
сер.	розрах.	розрах.	розрах.	розрах.

Таблиця 4

№ кільця	J, кг м²	J_t, кг м²
1	розрах.	розрах.
2	розрах.	розрах.

Контрольні запитання

Що називається моментом інерції тіла?
Як визначається момент інерції тіла ?
Вивести формулу для знаходження моменту інерції суцільного диску відносно його ґеометричної осі.
Вивести формулу для розрахунку моменту інерції маятника Максвелла на основі закону збереження механічної енерґії.
Вивести формулу для теоретичного розрахунку моменту інерції маятника Максвелла.

Рекомендована література

Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.

– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.

3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.

Схожі:

	Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Електротехнічні матеріали» для студентів спеціальності 090603 Методичні вказівки містять теоретичні відомості для підготовки до виконання лабораторних робіт, порядок виконання робіт, зміст звіту...		Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Електротехнічні матеріали» для студентів спеціальності 090603 Методичні вказівки містять теоретичні відомості для підготовки до виконання лабораторних робіт, порядок виконання робіт, зміст звіту...
	Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт Чернівці Чернівецький національний університет 2011 В – п 781 Вінклер І. А. Проблеми екологічно безпечних технологій : методичні вказівки до виконання лабораторних робіт		Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт Організація руху міського електротранспорту: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт / Укл. Кульбашна Н.І., – Харків:...
	Методичні рекомендації до лабораторних робіт) Київ 2001 удк 576. 8 (075. 8) Сергійчук М. Г., Фурзікова Т. М. Мікробіологія (методичні рекомендації до лабораторних робіт). – Київ,, 66 с		Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни " Системи управління базами даних" для студентів спеціальності 091400 При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...
	Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу " Основи автоматики та систем управління " для студентів спеціальності 091101 При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...		Список І графік виконання лабораторних робіт з курсу “Мікроелектронні сенсори” Література: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Мікроелектронні сенсори» / укладачі: Н. М. Опанасюк, А. О....
	Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Системи управління в комплексних розгалужених системах» для студентів спеціальності 091400 При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...		Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Комп’ютерне моделювання процесів І систем" для студентів спеціальності 091400 При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи

База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації