Федеральное агентство связи

ФГБОУ ВО «СибГУТИ»

Кафедра физики

Лабораторная работа 1.1

Проверка основного закона динамики вращательного движения
на основе маятника Обербека


Выполнил студент группы: РИ-11


Проверил преподаватель:

Власов Александр Александрович

Измерения сняты____03.09.20021___________

(Дата, подпись преподавателя)

Отчёт принят____________________________

(Дата, подпись преподавателя)

Работа зачтена___________________________

(Оценка, дата, подпись преподавателя)

ккккк

Цель работы: Изучить законы вращательного движения. Определить собственный момент инерции маятника Обербека (крестовины). Исследовать зависимость момента инерции грузов на крестовине от расстояния.
Теория:



















рисунок или схема установки с расшифровкой названий основных элементов.

---

Таблицы и расчёты.

Масса Подвеса mn , кг	Время падения t, c	Среднее Время t, с	Ускорение а, м/с^2	Угловое Ускорение	Момент силы натяжения нити,	Момент инерции крестовины	Среднее значение момента инерции крестовины 0,00285
0.075кг	1)5,5 2)6,14 3)5,54	5,72	0,055	3,1428	0,0128	0,0028
0.125кг	1)4,16 2)4,19 3)4,01	4,12	0,106	6,0571	0,0212	0,0028
0.175кг	1)3,4 2)3,29 3)3,6	3,43	0,1529	8,7371	0,0295	0,0029
0.225кг	1)2,96 2)3,09 3)2,96	3	0,2	11,4285	0,0378	0,0029

g=9,81м/c²

m стержня = 25г

Mтр=0,0041

h=0,9м +-0,01

r=0,0175м +-0,0005

Формулы для расчёта погрешности

---

Вычисление погрешностей для двух частей работы:
t=Корень 1/n*(Δti)² Где n-количество измерений

Расчёты по 1 части работы:
1)tср=(t1+t2+t3)/n Где n-количество чисел

1.t1cp=(5,5c+6,14c+5,54c)/3=5,72c +-0,16 ▲t_1ср = sqrt(0,22²+(-0,42)²+0,18²)/3=0,16
2.t2cp=(4,16c+4,19c+4,01c)/3=4,12c +-0,04 ▲t_2ср =sqrt((0,04)²+0,07²+0,11²)/3=0,04
3.t3cp=(3,4c+3,29c+3,6c)/3=3,43c +-0,07 ▲t_3ср =sqrt(0,03²+0,14²+0,17²)/3=0,07
4.t4cp=(2,96c+3,09c+2,96c)/3=3c+-0,09 ▲t_4ср = sqrt(0,04²+0,09²+0,04²)/3=0,03



2) a=2h/t²
1.a1=(2*0,9м)/5,72²с=0,055м/c² +-0,006 ▲a_1ср = sqrt((2*0,01/5,72²)²+(-4*0,9*0,16/5,72³)³)

2.a2=(2*0,9м)/4,12²с=0,106м/с²+-0,01 ▲a_2ср = sqrt((2*0,01/4,12²)²+(-4*0,9*0,04/4,12³)³)

3.a3=(2*0,9м)/3,43²с=0,1529м/с²+-0,02 ▲a_3ср = sqrt((2*0,01/3,43²)²+(-4*0,9*0,07/3,43³)³)

4.a4=(2*0,9м)/3²c=0,2м/c2 +-0,02 ▲a_4ср = sqrt((2*0,01/3²)²+(-4*0,9*0,03/3³)³)


3) b=a/r

1.b1=(0,055м/c²)/1,75*10^-2м=3,143рад/c²+-0,34

▲b_1ср = sqrt((-0,006/0,0175)²+(0,055*0,0005/0,0175²)³)

2.b2=(0,106м/c²)/1,75*10^-2м=6,0571рад/c² +-0,57

▲b_2ср = sqrt((-0,01/0,0175)²+(0,106*0,0005/0,0175²)³)

3. b3=(0,1529м/c²)/1,75*10^-2м=8,7371рад/c² +-1,14

▲b_3ср = sqrt((-0,02/0,0175)²+(0,1529*0,0005/0,0175²)³)

4. b4=(0,2м/c²)/1,75*10^-2м=11,4285рад/c² +-1,15

▲b_4ср = sqrt((-0,02/0,0175)²+(0,2*0,0005/0,0175²)³)



4)Mнат=r*mn(g-a)

M1=0,0175*0,075(9,81-0,055)=0,0128Н*м +-0,0003

▲_1ср = sqrt((0,075*0,0005(9,81-0,106))²+(-0,0175*0,075*(-0,006))²)

M2 =0,0175*0,125(9,81-0,106)=0,0212Н*м +-0,0006

▲_2ср = sqrt((0,125*0,0005(9,81-0,055))²+(-0,0175*0,125*(-0,01))²)

M3=0,0175*0,175(9,81-0,1529)=0,0295Н*м +-0,0008

▲_3ср = sqrt((0,175*0,0005(9,81-0,1529))²+(-0,0175*0,175*(-0,02))²)

M4=0,0175*0,225(9,81-0,2)=0,0378Н*м +-0,001

▲_4ср = sqrt((0,225*0,0005(9,81-0,2))²+(-0,0175*0,225*(-0,02))²)

График по первой таблице.

---

5)I0=Mнат/b

1.I01=(0,0128Н*м-0,0041)/3,1428рад/c²=0,0029кг*м^2 +-0,0003

2.I02=(0,0212Н*м-0,0041)/6,0571рад/c²=0,0029кг*м^2 +-0,0002

3.I03=(0,0295Н*м-0,0041)/8,7371рад/c²=0,0028кг*м^2 +-0,0003

4.I04=(0,0378Н*м-0,0041)/11,4285рад/c²=0,0028кг*м^2 +-0,0003

6)I0ср=(0,0028с+0,0028с+0,0029с+0,0029с)/4=0,00285кг*м^2

Таблица 2. Зависимость момента инерции грузов от квадрата расстояния

Расстояние до оси вращения, R, м	Квадрат расстояния до оси вращения R^2 ,м^2	Время Падения t,с	Ускорение a, м/с^2
0,2	0,04	1)8,51 2)8,69 3)8,71	0,0243	1,3886	0,03	0,0187	0,016
0,15	0,0225	1)6,72 2)6,02 3)7,35	0,0401	2,2914	0,0299	0,0089	0,0061
0,05	0,0025	1)3,67 2)3,53 3)3,80	0,1337	7,64	0,0296	0,0033	0,0005

g=9,81м/с²

h=90см.

mг=0,15кг
mстержня=25г
mобщ=0,175кг
Mтр=0,001

Формулы для расчёта погрешности







Расчёты по 2 части работы:

1. 
   Для нахождения ускорения и погрешностей найдем tср
   

---

tср=(t1+t2+t3)/n Где n-количество чисел
1.t1cp=(8,51с+8,69с+8,71с)/3=8,6с +-0,09
2.t2cp=(6,72с+6,02с+7,35с)/3=6,7с +-0,6
3.t3cp=(3,67с+3,53с+3,80с)/3=3,67с+-0,3

2. 
   a=2h/t^2
   

1.a1=(2*0,9м)/8,6²с=0,0243м/c²+-0,0031

2.a2=(2*0,9м)/6,7²c=0,0401м/c²+-0,0084

3.a3=(2*0,9м)/3,67²с=0,1337м/c² +- 0,016

3) b=a/r

1.b1=0,0243/(1,75*10^-2м)=1,3886рад/c² +-0,18
2.b2=0,0401/(1,75*10^-2м)=2,2914рад/c²+-0,48
3.b3=0,1337/(1,75*10^-2м)=7,64рад/c² +-0,94

4)Mнат=r*mn(g-a)

1.0,0175*0,175(9,81-0,0243)=0,03Н*м+-0,00085

2.0,0175*0,175(9,81-0,0401)=0,0299Н*м+-0,00085
3.0,0175*0,175(9,81-0,1337)=0,0296Н*м+-0,00097

5)I=(Mнат-Мтр)/b

1.I1=(0,03-0,001)/1,3886=0,0209кг*м^2+-0,0047

2.I2=(0,0299-0,001)/2,2914=0,0126кг*м^2+- 0,0017

3.I3=(0,0296-0,001)/7,64=0,0038кг*м^2 +-0,001

6)Iгр=I-I0

I1=0,0187-0,0028=0,016кг*м²

I2=0,0089-0,0028=0,0061кг*м²

I3=0,0033-0,0028=0,0005кг*м²
График 2. Зависимость момента инерции грузов от квадрата расстояния до оси вращения:




Контрольные вопросы:

1. 
   Вращательным движением называется движение твердого тела, который имеет как минимум две неподвижные точки.
   Пример: Вращение ручки швейной машинки , шестеренки в механизмах (К примеру в часах) , колесо которое крутится и т.п. Можно пренебречь их размерами? Да, можно в случаях, когда размер тела во много раз превышает прочие размеры, с которыми приходится иметь дело.
   Например при определении пути, проходимый автомобилем при переезде из Санкт-Петербурга в Москву , где размерами автомобиля можно пренебречь.
   
2. 
   
   

Теорема Гюйгена-Штейнера такова. Момент инерции I тела относительно произвольной неподвижной оси равен сумме момента инерции этого тела Iс относительно параллельной ей оси, проходящую через центр масс тела и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями

---

Смотрите также файлы

• Тест Умеете ли Вы выступать Отвечать на вопросы нужно да или нет.docx

• Кіріспе рметті жас дос!.docx

• Название.pptx

• Ю. И. Тактарова И. О. Третьякова.pdf

• Реферат на тему Лазеры студент 1 курса 11 группы Махин Артём Проверил Дата.docx