Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Факультет інформаційних технологій та комп’ютерної інженерії
Кафедра загальної фізики
Лабораторна робота №1.6
з дисципліни «Фізика»
Лабораторна робота №1.6
Тема: Визначення моментів інерції твердих тіл з
допомогою трифілярного підвісу.
Мета: набути навичок експериментального визначення моментів
інерції твердих тіл та перевірити теорему Штейнера.
Порядок виконання роботи
1. Повернути нижню платформу на кут 8-100, надавши їй обертовий
імпульс для початку крутильних коливань. Секундоміром виміряти час
25-30 повних коливань підвісу та визначити період коливань за формулою:
/
2. У центрі платформи розташувати досліджуване тіло m1 та визначити
період коливань системи T1 .
3. На платформі симетрично відносно центру розмістити два тіла масою m1
і визначити період коливань системи T2 .
4. Штангенциркулем заміряти радіус досліджуваного диска r1, та віддаль a
між центрами платформи і зміщеного диска. Дані всіх вимірювань
занести в таблицю:
/
Обробка результатів експерименту та їх аналіз
1. За формулою (4) вирахувати момент інерції I0 платформи. У цьому випадку m=m0 , T=T0 .
2. За формулою (4) вирахувати момент інерції I0 платформи, навантаженої
диском m1. У даному разі m=m0+m1; T=T1.
3. Із співвідношення IC=I0+Iд знайти момент інерції диска відносно
центральної осі Iд.
4. За теоретичною формулою Iд´= 0.5m1r12 знайти момент інерції цього ж
диска. Результат співставити з експериментальним.
5. За формулою (4) вирахувати момент інерції I2 платформи, навантаженої
двома симетрично розташованими дисками m1
/
6. За формулою знайти момент інерції диска відносно осі, зміщеної на O´ від центра мас.
7. За формулою (5) вирахувати момент інерції зміщеного диска згідно з
теоремою Штейнера. Результат співставити з експериментом.
8. Знайти відносну та абсолютну похибки одного з експериментів.
Хід роботи
/
/
Контрольні запитання
1.У фізичній механіці тверде тіло розглядається як система жорстко зв'язаних частинок (матеріальних точок), кожна з яких рухаються разом із центром мас тіла і в той же час обертається навколо нього. Відповідно, в кінематиці рух описують як лінійними, так і кутовими величинами. Момент інерції - це фізична величина, що є мірою інертності тіл при обертовому русі. Чисельно вона дорівнює сумі добутків мас матеріальних точок, на які подумки розбивають тіло, на квадрати їх віддалей від осі обертання. Кінетична енергія є адитивною величиною і за будь-яких умов для твердого тіла визначається виразом:
/
2. Основний закон динаміки обертального руху: Добуток моменту інерції тіла на кутове прискорення дорівнює моменту зовнішніх сил.
3. Теорема Штейнера: момент інерції тіла відносно довільної осі обертання дорівнює сумі моменту інерції цього тіла , взятого відносно паралельної їй осі, що проходить через центр мас , і твори маси тіла на квадрат відстані між осями. З теореми Штейнера слід, що момент інерції мінімальний щодо осі, що проходить через центр мас тіла.
4. У випадку однорідного тіла правильної форми сума замінюється інтегруванням. На практиці часто необхідні значення моментів інерції твердих тіл неоднорідних або довільної (неправильної) форми. У таких випадках моменти інерції визначають експериментально, але результати можуть бути неточними.
Висновок
За допомогою лабораторної роботи я набула навичок експериментального визначення моментів інерції твердих тіл та перевірила теорему Штейнера.