ФГБОУ ВО «ЧГУ имени И.Н. Ульянова»

Кафедра «Общей физики»

Лабораторная работа №3

Измерение линейных размеров и объемов твердых тел правильной формы

Работу выполнили:

студенты группы :

РЭА-11-21

1.Ильин Андрей Васильевич

2.Фролов Денис

Допуск

Выполнение

Защита

Чебоксары 2022

1. Цель. Экспериментально проверить основной закон динамики вращательного движения. Определить момент инерции маятника Обербека без цилиндров.

2. Схематический рисунок установки.



Рис.1. Устройство маятника Обербека

1 – взаимно перпенди — кулярные стержни

2 – цилиндры

3 – тонкая нить

4 – груз

5 – электромагнит

6 – подвижный кронштейн

7 – шкала

8 – фотоэлектрический датчик

10 – блок

12 — шкив

3. Расчётные формулы.

 (1),

Где JЭ – экспериментальный момент инерции маятника, R02 – радиус шкива, M – масса спускающегося груза, T – время его движения, H – путь, пройденный грузом.

 (2),

Где  — угловая скорость вращения маятника.

 (3),

Где M – момент силы натяжения нити.

 (4),

Где JИз – момент инерции маятника с цилиндрами, J0 – момент инерции без цилиндров.

 (5),

Где MЦ – масса цилиндра, D – расстояние от оси врещения до центра масс цилиндра, L – его длина, R1 И R2 – внутренний и внешний радиусы.

M — MТр = JE (6),

Где M – момент сил, действующих со стороны груза

---

, MТр – момент сил трения.

Также использовались формулы, применяемые в методе наименьших квадратов как для прямо пропорциональной, так и для линейной зависимости.

Таблица 1

Результаты измерений и расчётов для определения E, М, Jo

№ П/п	Ro М	M Кг	T1 С	T2 С	T3 С	T4 С	T5 С	С	H М	E С-1	M Н×М	Jo·103 Кг×М2
1 2 3	0.043 0.043 0.043	0.055 0.095 0.135	1.821 1.323 1.167	1.813 1.338 1.174	1.819 1.375 1.156	1.836 1.391 1.162	1.802 1.429 1.163	1.818 1.371 1.164	0.40 0.40 0.40	5.63 9.90 13.7	0.023 0.038 0.054	4.01 3.84 3.94

Таблица 2

Результаты измерений и расчётов для исследования зависимости момента инерции системы от положения цилиндров

№ П/п	Ro М	M Кг	H М	D М	T1 С	T2 С	T3 С	С	J·103 Кг×М2	Jo·103 Кг×М2	JЦэ·103 Кг×М2	JЦ·103 Кг×М2
1 2 3 4 5	0.043 0.043 0.043 0.043 0.043	0.135 0.135 0.135 0.135 0.135	0.40 0.40 0.40 0.40 0.40	0.08 0.11 0.14 0.17 0.20	1.588 1.915 2.214 2.568 3.027	1.594 1.927 2.312 2.647 2.938	1.612 1.918 2.264 2.627 3.024	1.598 1.920 2.263 2.614 2.997	7.57 11.0 15.4 20.7 27.2	3.95 3.95 3.95 3.95 3.95	3.62 7.05 11.5 16.8 23.3	3.71 9.95 11.3 15.9 23.6

---

5. Контрольный расчёт.

Сначала подставляем имеющиеся данные в формулу (1) и получаем значения момента инерции маятника без цилиндров, которые занесены в таблицу 1:







Затем строим график зависимости = F (M), и, применяя метод наименьших квадратов, получаем I=1/a=3.93·10-3 кг·м2; этот результат соответствует данным, полученным выше.

Момент сил трения вычислить невозможно, так как он меньше той точности, с которой проводились измерения и расчёты. В результате все значащие цифры получаемых значений MТр стоят в разрядах, которые следует отбросить исходя из метода подсчёта цифр. Например:



Значит, в нашей модели силы трения отсутствуют.



     

Вывод. В результате опыта были определены момент инерции маятника Обербека без цилиндров, момент инерции цилиндров, а также суммарный момент инерции системы. Погрешности, присутствовавшие при расчётах, по-видимому вызваны человеческим фактором и, возможно, погрешностями при определении параметра h, так как точность определения времени и массы была очень высока, а силы трения в системе были незначительны (об этом подробнее сказано в п.5).

---

Смотрите также файлы

• 4,9 тыс просмотров. Уникальные посетители страницы. 4,1 тыс дочитываний, 85%.odt

• Введение 2 2 Основные вопросы сварки.doc

• Футбол во все времена.odt

• Лабораторная работа 1 Измерение линейных размеров и объемов твердых тел правильной формы Работу выполнили студенты группы рэа1122.docx

• Курсовая работа по дисциплине теория и методика обучения географии.docx