Контрольная работа : Изучение динамики вращательного движения с помощью маятника Максвелла 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Контрольная работа >> Физика


Изучение динамики вращательного движения с помощью маятника Максвелла




Министерство образования РФ

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра ОиЭФ

Контрольная работа

«ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА»

Выполнил ст. гр. 731

Пантюшин И.А.

Проверил

Рязань 2007г.

Цель работы: Изучение законов вращательного движения, экспериментальное определение моментов инерции сменных колец с помощью маятника Максвелла.

Приборы и принадлежности: установка с маятником Максвелла со встроенным миллисекундомером, набор сменных колец.

Элементы теории

Прибор с маятником Максвелла (и встроенным миллисекундомером) используется для изучения законов вращательного движения. По данным, которые снимаются с прибора, можно определить моменты инерции вращающихся (на установке) тел. На вертикальной стойке основания (с нанесённой на ней миллиметровой шкалой) крепятся два кронштейна. Верхний кронштейн электромагнитом и устройством регулировки бифилярного подвеса (на котором крепиться сам маятник). С помощью электромагнитов маятник со сменными кольцами фиксируется в верхнем исходом положении.

В нижний кронштейн вмонтирован фотоэлектрический датчик. Данный фотодатчик связан с миллисекундометром. Сам нижний кронштейн подвижен.

Введём условные обозначения: m1 - масса стержня с насаженным на него диском; d - диаметр стержня; D1, D2 - внутренний и внешний диаметры сменных колец соответственно; J1 - момент инерции стержня с диском относительно оси О; J -момент инерции сменного кольца относительно той же оси; m - суммарная масса маятника со сменным кольцом; J - суммарный момент инерции маятника со сменным кольцом относительно оси О.

Когда маятник находиться в верхнем положении, он обладает потенциальной энергией.

1)

При движении маятника происходит преобразование энергии в кинетическую. Кинетическую энергию маятника, когда он находиться в нижнем положении можно записать так.

2)

Где V2 - поступательная скорость движения центра маятника;  - угловая скорость вращения маятника.

Учитывая закон сохранения энергии

3)

При , получим:

4)

Если маятник опустился на расстояние h за время t, то исходя из кинематических соотношений для равноускоренного движения можно записать следующую формулу.

5)

Выразим J из (4) и (5).

6)

Учтя J = J1 + J2 , формулу (6) можно записать так.

7)

Таким образом, измеряя t, h и J1, можно найти момент инерции J сменного кольца.

Расчётная часть

m2, кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, с

0,20

t1, с

2,18

2,11

2,12

2,11

2,16

2,09

2,05

2,06

2,33

2,38

2,16

0,31

t2, с

2,27

2,48

2,28

2,50

2,29

2,37

2,39

2,32

2,33

2,53

2,38

0,41

t3, с

2,48

2,45

2,35

2,33

2,31

2,52

2,37

2,52

2,34

2,51

2,42

Для удобства введём обозначение i – ой величины, для вычисления некоторых величин для i – ого кольца.

Сняв измерения с установки, имеем значения следующих величин:

D1 = 910-2 м.; D2 = 1310-2 м.; (длина хода маятника) h = 0,34 м. при данной погрешности h = 210-3 м.;

m1 = 0,134 кг.; m = 10-3 кг.; d = 10-2 м.; J1 = (1,1 0,1)10-4 кгм2.; tсист = 510-3 с.;

действительные значения времени соответственно серии замеров для каждого из колец (занесены в таблицу).

Найдём погрешность измерения времени (t).

При где tс = 2,26

= 0,08 с.

= 0,07 с.

= 0,06 с.

Представим tсл, как действительное значение и найдём его по данной формуле от t1сл, t2сл и t3сл.

с.; с.;

Далее вычислим моменты инерции J каждого из сменных колец по формуле (7).

кгм2.

кгм2.

кгм2.

Оценим погрешность найденных значений Ji, используя следующую формулу.

при J1 = 10-5 кгм2.

Учтём, что

Где J вычисляется по формуле (6). Учтём, что

при c – цена деления прибора которым измерялась величина d.

J1 = J0 (для погрешности момента инерции маятника без кольца)

= 1,1210-5 кгм2.

= 1,2610-5 кгм2.

= 1,3810-5 кгм2.

Теперь рассчитаем моменты инерции сменных колец по следующей формуле.

кгм2.

кгм2.

кгм2.

Вычислим для каждого кольца погрешность моментов инерции (Jiтеор), найденные по предидущей формуле.

При .

кгм2.

кгм2.

кгм2.

m2, кг

Jэксп, кгм2

Jтеор, кгм2

0,2

4,4410-4 1,1210-5

6,2510-4 1,8710-6

0,31

7,8410-4 1,2610-5

9,6910-4 2,1810-6

0,41

1,0210-3 1,3810-5

1,2810-3 2,3510-6

Похожие работы:

  • МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ (МЕХАНИКА И ТЕРМОДИНАМИКА)

    Реферат >> Физика
    ... введении к работе «Экспериментальное изуче­ние неупругого и упругого ударов» ... МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА Цель работы Определить ... основной закон динамики вращательного движения Приборы и принадлежности Маятник Обербека, набор ...
  • Условия развития интеллектуально одаренных детей в области физико-математических дисциплин

    Курсовая работа >> Педагогика
    ... Максвелла и Больцмана. Статистический подход является существенным и при изучении ... уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела. Плоское движение твёрдого ... . Определение ускорения свободного падения при помощи маятника. Экскурсии (2 ч) Х класс (204 ...
  • Методика изучения законов Ньютона в средней школе

    Реферат >> Педагогика
    ... изучение взаимодействий тел, которыми объясняются, прежде всего, различные изменения их движений. В основе динамики ... Максвелла, а не законам Ньютона. Но и движения ... маятника (рис. 7). Рис.7 Для пружинного маятника ... помощью ... вращательных) движениях отношение ...
  • Концепции современного естествознания

    Книга >> Биология
    ... изучению электромагнитного поля Джеймс Клерк Максвелл ... динамику Аристотеля с динамикой ... движение поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное движение ... движение реального маятника – диссипативной системы, движение ... запомнить с помощью мнемонического правила ...
  • История, панорама современного естествознания и тенденции его развития

    Реферат >> Биология
    ... , соединившим динамику Аристотеля с динамикой Галилея. Кроме ... Так как движение маятника можно ... теплота обусловлена вращательным движением корпускул (молекул ... связанного с ними". Максвелл в своем "Трактате ... за изучение структуры кристаллов с помощью этих ...
  • Физика

    Реферат >> Физика
    ... экспериментальном изучении механического движения ... с маятником ,плоскость ... планетами совершает вращательное движение относительно ... релятивистской динамики материальной ... Максвелла использовалось Лоренцем в 1895 г. И в 1904 г. Для объяснения , почему с помощью ...
  • Лекции по физике

    Реферат >> Физика
    ... Максвелла использовалось Лоренцем в 1895 г. И в 1904 г. Для объяснения , почему с помощью ... релятивистской динамики материальной ... экспериментальном изучении механического движения ... с маятником ,плоскость ... планетами совершает вращательное движение относительно ...
  • Волновой генетический код

    Дипломная работа >> Математика
    ... пока плохо изученных закономерностей ... упорядоченные движения фибробластов. ... нелинейную динамику вращательных колебаний ... маятников, изменяет координату каждого маятника на угол (маятник ... , полученных с помощью этой аппаратуры, ... теорией поля Максвелла и идеей ...
  • Физический и феноменологический миры

    Курсовая работа >> Философия
    ... теория Максвелла, специальная ... движения в пространстве, представленного всеми возможными видами - движением маятников ... энергии. Вращательные движения соотносятся ... предмета изучения ... конституируются при помощи частиц интегрального ... и т.д. Динамику системы теперь ...
  • Естественнонаучная и гуманитарная культуры

    Контрольная работа >> Биология
    ... уделил динамике тел, положив начало изучению механических движений ... теория маятника (Галилей, Гюйгенс), разработана теория вращательного движения (Гюйгенс ... или теории с помощью логических умозаключений и ... в. Если до Максвелла физическая реальность мыслилась ...