Занятие 3. Закон динамики вращательного движения

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

1. Включить вилку «Секундомера» в розетку 220 в.

2. Включить клавишу «Сеть» на задней панели «Секундомера»
(клавиша светится).

3. Установить груз на высоте, соответствующей диапазону линейки.
Включить электромагнит (кнопка в верхней части установки)

4. Устранить качение груза.

5. Измерить высоту подъема груза по линейке.

6. Нажать, кнопку «пуск» на табло «Секундомера».

7. Записать время движения груза до нижней точки.

Выключить «Секундомер».

Примечание: груз должен опускаться на мишень, расположенную на поверхности основания.

Занятие 3. Закон динамики вращательного движения

ЦЕЛЬ: изучение закона динамики вращательного движения, графическое пред­ставление и обработка результатов измерений.

Основные кинематические и динамические параметры вращательного дви­жения:

φ –угловой путь, или угол поворота;

ω=dφ/dt –модуль угловой скорости тела;

α=dω/dt –модуль углового ускорения тела.

Для произвольной точки вращающегося тела, расположенной на расстоянии r от оси вращения, модуль линейной скорости

v = ωr. (1)

и модуль тангенциального ускорения

а_τ =αr. (2)

Модуль момента силы натяжения нити, намотанной на шкив радиуса r,

М=rТ. (3)

Модуль момента импульса материальной точки массы т, которая дви­жется со скоростью v, на расстоянии r от оси вращения:

L = mvr. (4)

Для тела с моментом инерции I, вращающегося со скоростью ω, модуль мо­мента импульса

L=Iω. (5)

Момент инерции материальной точки массы т, удалённой от оси вращения на расстояние r, I=тr².

Момент инерции тела относительно выбранной оси равен сумме моментов инерции всех N точек тела:

(6)

Закон динамики вращательного движения

или (7)

Если момент инерции вращающегося тела остаётся постоянным, то закон динамики принимает вид

(8)

Контрольные вопросы

1. Дайте определение величины углового ускорения.

2. Что называют моментом силы?

3. Что такое момент импульса тела?

4. Какая величина является моментом инерции материальной точки?

5. Чему равен момент инерции тела?

6. В каких единицах измеряют угловое ускорение, момент силы, момент
инерции, момент импульса?

7. Сформулируйте закон динамики вращательного движения.

8. Запишите закон динамики вращательного движения для случая, когда
момент инерции, вращающегося тела не изменяется.

9. Для каких целей используются графики?

10. Из каких соображений выбирают для графика размер осей?

11. Что указывают на осях графика?

12. Как выбирают границы интервалов на графиках?

13. Как выбирают масштаб числовых осей графика? Как его указывают?

14. Как проводят экспериментальную кривую на графике?

15. Через какую точку необходимо провести прямую на графике, если зависимость линейная?

16. Как определяют угловой коэффициент линейкой зависимости?

17. Как находят случайную погрешность углового коэффициента?

18. Какие источники случайной погрешности приводят к "разбросу" точек
на графиках при изучении движения?