Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

1. Записать основное уравнение динамики вращательного движения абсолютно твёрдого тела.

2. Дать определение момента инерции тела относительно оси. Физический смысл этой величины.

3. Дать определение момента силы относительно оси.

4. Дать определения кинематических величин, описывающих вращательное движение твёрдого тела. Выразить их связь с величинами, характеризующими движение материальной точки.

5. Что такое равновесие? Какие виды равновесия вам известны?

1. Обозначить на рисунке внутренние и внешние для рассматриваемой системы тел силы. Какие из них влияют на угловую скорость вращения маятника? Как направлены векторы моментов этих сил относительно оси вращения маятника?

2. Какая сила создает вращающий момент? Найти модуль и направление вектора M.

3. Записать основное уравнение динамики вращательного движения применительно к маятнику.

4. Вывести формулу для расчёта момента инерции маятника в данной работе.

5. Почему в опытах с различными шкивами время движения груза разное?

1. Что такое маятник Обербека?

2. Зачем в работе измеряется время движения груза до удара о пол? Какова точность этих измерений?

3. Как в работе можно изменить вращающий момент?

4. Как в работе изменяется момент инерции системы? Когда он максимален?

5. Как найти положение грузов, соответствующее безразличному равновесию маятника Обербека, и зачем его нужно находить? Изменятся ли результаты измерений, если это положение грузов не будет установлено?

6. Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции маятника.

1. Найти отношение угловых ускорений маятника Обербека при различных положениях грузов на спицах (на концах и в середине).

2. Записать основное уравнение динамики вращательного движения маятника с учётом трения на оси. Считая момент силы трения постоянным, а момент инерции маятника известным, найти зависимость высоты и скорости груза от времени.

3. Маятник Обербека, момент инерции I, приводится во вращение грузом массы m, который начинает своё движение с высоты H над полом. Используя закон изменения механической энергии, найти угловую скорость маятника и скорость груза в момент касания грузом пола. Трение не учитывать.

4. Сколько оборотов сделает маятник до касания грузом пола в условиях предыдущей задачи. Радиус шкива, на который намотана нить, равен R.

---

1. Объяснить опыт со скамьёй Жуковского. Как меняется момент инерции системы в процессе эксперимента?

Лабораторная работа № 8

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПЛОСКОГО ДВИЖЕНИЯ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

1. Что такое плоское движение?

2. Что такое момент инерции тела относительно оси?

3. Что такое центр масс тела?

4. Чему равна кинетическая энергия твердого тела при плоском движении? Сформулировать теорему Кёнига.

5. Сформулировать закон сохранения механической энергии.

6. Записать основное уравнение динамики вращательного движения.

1. Записать основное уравнение динамики вращательного движения для маятника Максвелла относительно оси симметрии (через центр масс).

2. Можно ли применить закон сохранения механической энергии при рассмотрении плоского движения маятника Максвелла?

3. Найти скорость центра масс маятника в нижнем положении, если маятник движется с некоторой высоты h (из состояния покоя).

4. Как теоретически рассчитать момент инерции маятника Максвелла?

5. Вывести формулу для расчёта момента инерции маятника по данным эксперимента.

1. Как устроен маятник Максвелла?

2. Как измеряется время движения маятника и с какой точностью?

3. Как найти положение центра масс твёрдого тела?

4. Вывести формулу для расчёта погрешности I_э и I_т.

5. Что означает неравенство ?

1. Как найти полную скорость произвольной точки твердого тела при его плоском движении?

2. Найти силу натяжения нити в момент, когда маятник изменяет направление своего поступательного движения (в момент удара в нижней точке).

3. Колесо, масса которого m, радиус R, а момент инерции относительно оси симметрии I, скатывается без начальной скорости по наклонной плоскости с высоты H. Найти скорость центра колеса в конце плоскости.

4. На однородный цилиндр радиуса R намотали нить, закрепили конец нити на потолке и отпустили цилиндр. Найти зависимость скорости оси цилиндра от времени.

---

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАХОВИКА

1. Записать основное уравнение динамики вращательного движения.

2. Дать определение момента инерции тела относительно оси. Физический смысл этой величины.

3. Дать определение момента силы относительно оси.

4. Сформулировать условия сохранения механической энергии. Привести примеры консервативных систем.

5. Сформулировать закон изменения полной механической энергии.

1. Записать основное уравнение динамики вращательного движения применительно к маховику. Показать направления векторов моментов сил.

2. Сохраняется ли механическая энергия системы маховик-груз?

3. Записать закон изменения механической энергии для системы маховик-груз при движении груза до падения на пол и для вращения маховика до полной его остановки.

4. Вывести выражение для угловой скорости маховика в момент падения гири на пол.

5. Вывести формулу для расчёта момента инерции маховика по результатам эксперимента.

1. Каков характер движения груза и маховика на различных этапах опыта?

2. Как и для чего измеряется время движения груза в работе? Какова погрешность этого измерения?

3. Как в работе учитывается работа силы трения? Какие величины измеряются для этого экспериментально?

4. Как в работе определяется число оборотов n₂? Для чего измеряется n₂? Какова приборная погрешность измерения?

5. Как измеряется в работе момент инерции?

6. Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции.

1. Маховик радиуса R вращается с угловой скоростью ω. Найти линейную скорость и ускорение точек на ободе маховика.

2. На маховик, момент инерции которого относительно неподвижной оси равен I, намотана невесомая нерастяжимая нить. К нити привязан груз массой m. В некоторый момент времени груз отпустили и он стал опускаться вниз. Какова будет угловая скорость маховика в момент времени, когда груз пройдёт расстояние h?

3. К маховику, вращавшемуся с угловой скоростью ω₀, приложили тормозную колодку. Через время τ маховик остановился. Найти момент силы трения, с которой колодка действует на маховик.

4. На маховике, момент инерции которого I, есть два шкива радиусами R₁ и R₂, на которые намотаны нити так, как показано на рис. 9.1. К нитям привязаны грузы массами соответственно m₁ и m₂. Грузы отпускают. Найти угловое ускорение маховика.

---

Лабораторная работа № 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТРУБЫ И ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕМЫ ШТЕЙНЕРА

1. Записать основное уравнение динамики вращательного движения.

2. Что такое момент инерции? Его физический смысл.

3. Сформулировать теорему Штейнера.

4. Что называется математическим и физическим маятником?

5. Что такое приведённая длина физического маятника?

1. Записать дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение применительно к математическому и физическому маятнику. Как учитывается малость амплитуды колебаний?

2. Получить выражения для периода и циклической частоты малых колебаний математического и физического маятника.

3. Доказать теорему Штейнера.

4. Получить выражение для момента инерции тонкого стержня массой m и длиной l относительно оси, проходящей через центр стержня перпендикулярно ему, и оси, проходящей через один из концов стержня.

5. Чему равно тангенциальное и нормальное ускорение конца трубы при произвольном положении физического маятника? Как оно направлено?

6. Вывести формулу (4) описания работы.

1. Почему маятники, используемые в данной установке, можно считать соответствующими определению математического и физического маятника?

2. Как измеряется период колебаний маятника? Чему равна погрешность этих измерений?

3. Как измеряется экспериментально приведённая длина физического маятника?

4. Зачем в работе снимают кривую зависимости времени определенного числа колебаний от положения оси колебаний?

5. Доказать, что выбранные вами значения a₁ и a₂ оптимальны для измерения момента инерции.

6. Как теорема Штейнера проверяется в работе? Соответствуют ли результаты ваших измерений теореме Штейнера?

1. Найти момент инерции однородного шара массы m и радиуса R относительно оси, проходящей через точку на его поверхности.

2. Рассчитать приведённую длину маятника, имеющего форму однородного диска массой m и радиусом R. Ось колебаний перпендикулярна плоскости диска и проходит через точку на его краю.

3. Найти скорость и ускорение середины стержня массой m и длиной l, совершающего гармонические колебания вокруг оси, проходящей через его конец, в момент прохождения стержнем положения равновесия. Максимальное отклонение стержня от положения равновесия – на угол φ₀.

4. Сколько полных колебаний совершит математический маятник за время одного колебания физического маятника, представляющего собой однородный стержень той же длины и массы, относительно оси, проходящей через его конец?

---

1. Однородный стержень длиной l прикреплён за один из концов к потолку лифта, движущегося вверх с ускорением 2g. Найти период колебаний стержня.

Лабораторная работа № 11

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА АТВУДА

1. Сформулировать законы Ньютона.

2. Что называется поступательным и вращательным движением?

3. Записать основное уравнение динамики вращательного движения.

4. Что такое момент инерции? Его физический смысл.

5. Какой вывод следует из условия невесомости нити и блока (масса нити и масса блока намного меньше массы груза)?

6. Какой вывод следует из условия нерастяжимости нити (удлинение нити намного меньше длины нити)?

---

Смотрите также файлы

• Защита по магнетизму.doc

• Задачник по физике.pdf

• Задачи_lun.pdf

• Задачи.pdf

• задачи.docx