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 ), штанґенциркуль, міліметрова лінійка   Опис вимірювального пристрою Маятник Обербека (рис.1) складається з чотирьох стрижнів (1), закріплених на втулці (2) під прямими кутами. Вздовж стрижнів можуть фіксовано пересуватися чотири однакові циліндри (3). Втулка і шків (4) радіуса R насаджені на спільний горизонтальний вал, що кріпиться у підшипниках до вертикального стояка. На шків намотується нитка (5), до кінця якої прикріплюються тіла (6) різних мас m (на основний вантаж можна накладати одну або дві різноважки). Якщо обертальна система відцентрована, то поступальний рух тіл масою m і обертальний рух маятника будуть рівноприскореними. Задані величини: m1 = 0.220 кг; m2 = 0,303 кг; m3= 0,386 кг. Фізичні величини, які вимірюються прямим способом: t – час опускання вантажу; d – діаметр шківа; h – висота опускання тіла Виведення розрахункових формул Другий закон Ньютона для тіла, яке опускається на нитці, в проекції на вісь Y (Рис.1): ma = mg – F, (1) 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:
(2) Використавши зв’язок між танґенціальним прискоренням точок на ободі диску, яке дорівнює прискоренню вантажу m, і кутовим прискоренням диску: a =
R, (3) одержимо вираз для кутового прискорення маятника:
(4) Обертальний момент сили, що викликає це прискорення, можна подати як:
(5) або через кутове прискорення: M = m(g –
R)R (6)   Отже, виконуючи експерименти з маятником Обербека, можна знаходити моменти сил, що діють на обертальну систему, та кутові прискорення системи.Оскільки крім моменту сили натягу нитки на систему діє ще момент сили тертя Mт, то експеримент зведеться до перевірки рівняння: М – Мт = J
(7) яке можна подати у вигляді:
(8) З формули (8) видно, що залежності, які випливають з рівняння (8),
= f(M) та
=
(1/J), повинні мати лінійний характер. Послідовність виконання роботи Завдання 1: експериментальна перевірка залежності кутового прискорення ( маятника Обербека від моменту зовнішніх сил  1. Перемістити циліндри вздовж стрижнів на мінімальну відстань від осі обертання; зафіксувати циліндри гвинтами. . 2. П'ять разів виміряти час опускання основного вантажу. Обчислити середнє значення часу. Результати записати у Табл. 1. 3. Дії, зазначені в п.3, повторити ще два рази для більших мас m. Для цього на основний вантаж, прикріплений до нитки, треба накласти спочатку одну, а потім дві різноважки. Три рази виміряти діаметр шківа d, визначити його середнє значення dсер і записати результати у Табл.1а Визначити середнє значення радіуса шківа і записати у Табл.1. 6. Три рази вим...