Изучение законов вращательного движения при помощи маятника Обербека.

Группа  СК-13 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа №4

Изучение  законов вращательного движения при помощи маятника Обербека. 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Курдюков Е.А. 

Проверил: Пшеницин В. И. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.03.2010

1. Цель работы: анализ основного уравнения вращательного движения.

2. Основные понятия  и закономерности: 

Основное уравнение  вращательного движения тела относительно неподвижной оси вращения имеет  вид:

Где М – сумма  проекций на ось вращения моментов всех внешних сил, действующих на тело, ω – его угловая скорость, J – момент инерции тела относительно данной оси. Для однородного твердого тела момент инерции представляет собой постоянную величину. Поэтому уравнение можно записать в виде:

Момент инерции  J играет во вращательном движении ту же роль, что и масса m тела в его поступательном движении, момент инерции отражает инертность тела в его вращательном движении. Чем больше J тем труднее заставить вращающееся тело изменить угловую скорость ω. 

3. Идея метода  измерений и суть предлагаемой  методики:

Основное уравнение  вращательного движения удобно исследовать  с помощью маятника Обербека.

На нити подвешивается  груз массы m, натягивающий нить. Если  натяжение нити равно Т, то момент сил, действующий на маятник, равен:

Величина Т  определяется следующим образом. При  вращении маятника, груз начинает опускаться с ускорением а. Уравнение движения опускающегося груза выглядит следующим  образом:

Следовательно:

Соответственно, момент внешних сил, приложенных  к маятнику, равен:

Ускорение а  можно вычислить, измерив время  τ падения груза с известной  высоты h. Падение груза является равноускоренным, поэтому для движения груза справедливо уравнение:

4. Таблицы экспериментальных данных и результаты расчетов. 

                           Таблица №1                            

Расчет плотности  материала в СИ: 

6. Графики:

Вопросы к лабораторной работе:

1.Сформулируйте  основной закон динамики вращательного  движения.

Ответ: произведение момента инерции тела на его угловое ускорение равно суммарному моменту внешних сил, действующих на тело. Моменты сил и инерции берутся относительно оси, вокруг которой происходит вращение.

2.дайте определение  момента силы, приложенной к телу  и момента импульса вращающегося  тела. Как направлены векторы  этих величин по отношению к оси вращения тела?

 Ответ: момент силы - векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Моментом импульса вращающегося тела называют физическую величину, равную произведению момента  инерции тела I на угловую скорость ω его вращения.