Таблицы для записи результатов измерений

Отчёт по лабораторной работе № 6.

 

 

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

Тема: Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла.

 

 

Выполнил: студент гр. ИАС-13 ______________ / Ахметов Э.Р./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

 

ОЦЕНКА: _____________

 

Дата: __________________

 

ПРОВЕРИЛ:

 

Руководитель: доцент ____________ /Прошкин С.С./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 год.

 

Цель работы - изучение маятника Максвелла и определение с его помощью момента инерции твердых тел.

 

Краткое теоретическое обоснование.

1. Физические законы лежащие в основе эксперимента.

Закон сохранения энергии

Энергия ниоткуда не берется и никуда не исчезает. Энергия вечна, она лишь переходит из одного состояния в другое. , для эксперимента

2. Физические величины и их определения.

Момент инерции системы

Величина , равная сумме произведений масс всех материальных точек, образующих механическую систему, на квадраты их расстояний от данной оси, называется моментом инерции системы относительно этой оси:

Таким образом, момент импульса тела относительно оси равен

где - момент инерции тела относительно оси вращения .

,

где проекция вектора углового ускорения на ось вращения

Из последней формулы видно, что обратно пропорционально моменту инерции

Следовательно, момент инерции тела относительно оси является мерой инертности тела в его вращении вокруг этой оси.

Подсчет момента инерции тела относительно оси облегчается, если воспользоваться

 

Теоремой Гюйгенса-Штейнера:

 

Момент инерции тела относительно произвольной оси а равен сумме моментов инерции тела относительно параллельной ей оси , проходящей через центр масс С тела и произведения массы тела на квадрат расстояния между этими осями:

Схема:

 

 

 

 

Где Т- сила натяжения нити, Н

mg-сила тяжести, Н

а- ускорение, м/c²

 

3.

4. Теоретически ожидаемый результат.

Измерив физические характеристики кольца, высоту и время падения мы можем рассчитать момент инерции для различных колец и увидеть зависимость момента инерции от массы кольца.

Схема установки.

1. Основание установки.	7. Подвижный нижний кронштейн.
2. Электронный секундомер.	8. Колонка.
3. Фотоэлектрический датчик.	9. Верхний кронштейн, прикрепленный неподвижно к колонке X
4. Нити.	10. Электромагнит.
5. Диск маятника.	11.Фотоэлектрический датчик.
6. Ось маятника.	12. Сменные кольца.

Расчетные формулы.

J - момент инерции; кгм²

J = , кг*м²,где _

m - масса маятника; кг

г - радиус оси маятника; м

g - ускорение свободного падения; 10м/с²

t - время падения маятника: с

h - длина маятника; м

J_т= J_о + J_д + J_к

J_о=m_оR_о²/2

J_k=m_к(R_k²+R_д²)/2

J_д=m_д(R_д²+ R_о²⁾/2

J_о -момент инерции оси маятника

J_к - момент инерции кольца

J_д - момент инерции диска

R_к и R_д- радиусы диска и кольца

 

Таблицы для записи результатов измерений

 

№опыта	Кольцо № 1
		м		h
с	с	кг	кг	м	м	м	м
	2,050	2,07	0,4192		0,4		0,051
	2,111	2,07	0,4192		0,4		0,051
	2,103	2,07	0,4192		0,4		0,051
	2,037	2,07	0,4192		0,4		0,051
	2,051	2,07	0,4192		0,4		0,051
№опыта	Кольцо № 2
		м		h
с	с	кг	кг	м	м	м	м
	2,330	2,2714	0,6782		0,4		0,051
	2,234	2,2714	0,6782		0,4		0,051
	2,283	2,2714	0,6782		0,4		0,051
	2,248	2,2714	0,6782		0,4		0,051
	2,262	2,2714	0,6782		0,4		0,051
№опыта	Кольцо № 3
		м		h
с	с	кг	кг	м	м	м	м
	2,175	2,1842	0,5482		0,4		0,051
	2,174	2,1842	0,5482		0,4		0,051
	2,226	2,1842	0,5482		0,4		0,051
	2,203	2,1842	0,5482		0,4		0,051
	2,143	2,1842	0,5482		0,4		0,051