Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра Фізики
Звіт
Про виконання
Лабораторної роботи № 5
Тема: Вивчення основного рівняння
динаміки обертального руху
твердого тіла
Мета роботи
Експериментально перевірити основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла.
Прилади та обладнання
Маятник Обербека, секундомір, різноважки (тіла різної маси), штангенциркуль, міліметрова лінійка.
Короткі теоретичні відомості
Другий закон Ньютона для тіла, яке опускається на нитці, в проекції на вісьY
ma= mg – F
де F – сила натягу нитки.
Якщо експериментально виміряти час t проходження тілом відстані h, то з формули шляху рівноприскореного руху без початкової швидкості можна обчислити прискорення тіла:
a = 2h/t2
Використавши зв’язок між тангенціальним прискоренням точок на ободі диска, яке дорівнює прискоренню вантажу m, і кутовим прискоренням диска:
a = ε R
Обертальний момент сили, що викликає це прискорення, можна подати як:
M = FR = m(g – –––)R
або через кутове прискорення:
M = m(g – ε R)R.
Отже, виконуючи експерименти з маятником Обербека, можна знаходити момент сили, що діють на обертальну систему, та кутові прискорення системи. Оскільки, крім моменту сили натягу нитки, на систему діє ще момент сили тертя Мт, то експеримент зведеться до перевірки рівняння:
М – Мт = J ε,
Величини, які виміряні прямим способом.
Виміри:
Момент сили відносно осі обертання називається векторна величина, що дорівнює векторному добутку радіуса вектора F не вектор сили F.
Формули для обчислення похибок
Δε = ( –– + –– + 2 ––) ε – похибка вимірювання кутового прискорення
Таблиці результатів і розрахунків
Таблиця 1
№
m,
кг
t1,
c
t2,
c
t3,
c
t4,
C
t5,
c
tcер,
c
hсер,
м
Rcер,
М
1
0,220
7,1
7,0
7,3
7,8
6,4
7,1
0,90
18,475*10 -3
2
0,303
5,78
5,75
5,81
5,76
5,8
5,78
0,90
18,475*10 -3
3
0,386
5,05
4,85
4,91
4,92
4,96
4,94
0,90
18,475*10 -3
Таблиця 1а
h1, м
h2, м
h3, м
hcep, м
d1, м
d2, м
d3, м
dcep, м
0,91
0,90
0,89
0,90
36,95*10-3
36,95*10-3
36,95*10-3
36,95*10-3
Таблиця 2
№
ε , с-2
М, Нм
Δ ε , с-2
Мт , Нм
1
1,9
0,0397
0,102
0,012
2
2,916
0,0546
0,153
0,012
3
3,991
0,0695
0,209
0,012
Таблиця 3
№
J, кг м2
ε , с-2
для (М1)
1/J, кг-1 м-2
Ε2 (М2)
Ε3 (М3)
1
0,014
1,9
71,4
2,916
3,991
2
0,030
0,988
33,3
1,526
1,971
3
0,052
0,607
19,2
0,827
1,138
Обчислення похибок:
В зошиті
Висновок: на лабораторні роботі №5 я навчився експериментально перевіряти основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла.
Виконуючи експерименти з маятником Обербека, можна знаходити момент сили, що діють на обертальну систему, та кутові прискорення системи. Оскільки, крім моменту сили натягу нитки, на систему діє ще момент сили тертя Мт, то експеримент зведеться до перевірки рівняння.
Підпис студента
Оцінка за виконану роботу
Допуск Виконання Захист
Дата, оцінка Дата, оцінка Дата, оцінка
Прізвище та
підпис викладач
