Порядок выполнения работы. Задание 1: Измерение скорости прецессии и кинетического момента гироскопа

 

Задание 1: Измерение скорости прецессии и кинетического момента гироскопа.

1. Сбалансируйте гироскоп относительно осей X, Y, Z. Это делается путем перемещения противовеса по стержню. Сбалансированный гироскоп должен находится в положении безразличного равновесия.

2. Запишите положение груза, при котором гироскоп сбалансирован (от этого положения отсчитывается величина ).

3. Нажмите кнопку " СЕТЬ ", выждите 2-3 минуты, чтобы вращение ротора стабилизировалось.

4. Регулятором задайте скорость вращения маховика
n = 5000 об/мин.

5. Вычислите значение угловой скорости:

6. Переместите груз по рычагу на см влево от положения равновесия, удерживая рычаг в исходном (горизонтальном) положении, задавая тем самым момент сил относительно оси OY.

7. Нажмите кнопку " СБРОС ".

8. Отпустите гироскоп и после его поворота на угол 20^о нажмите кнопку " СТОП ".

9. Определите по счетчикам угол поворота и время поворота гироскопа относительно оси X.

10. Вычислить скорость прецессии по формуле .

11. Рассчитайте момент силы:

12. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 11.1.

13. Переместите груз по рычагу на - см влево, и затем на 1, 2, 3 см вправо. Аналогичным образом вычислить скорость прецессии. Результаты занести в таблицу 11.1.

14. Определите по счетчикам угол поворота и время поворота гироскопа относительно оси X, повторив п.п. 4-8 для следующих значений: +D l = 3 см; +D l = 4 см; данные занесите в таблицу 11.1.

15. Пункты 3-9 повторите еще 2 раза для следующих значений: n₂ = 7000 об/мин; n₃ = 9000 об/мин.

16. Построить график зависимости скорости прецессии от угловой скорости вращения гироскопа . Полученный экспериментальным путем и теоретическим по формуле: :

где m – масса груза, – плечо силы тяжести груза, J – момент инерции гироскопа относительно горизонтальной оси, – угловая скорость вращения гироскопа.

17. По данным таблицы 11.1 построить график зависимости угловой скорости прецессии W от смещения Dl противовеса из положения равновесия, для трех значений угловой скорости гироскопа

18. Подсчитайте величину кинетического момента по формуле .

19. По найденному и заданной скорости вращения найти момент инерции :

 

Задание 2: определение момента сил вязкого трения.

1. при помощи перемещаемого груза 12 уравновесить гироскоп, установив рычаг груза горизонтально.

2. Установите скорость вращения маховика n₁=5000об/мин.

3. Не отключая гироскоп от сети, быстрым поворотом рукоятки регулятора скорости выключите двигатель.

4. Произведите замеры скорости оборотов ротора через каждые 10 секунд. Данные занесите в таблицу 11.2.

5. постройте график зависимости угловой скорости от времени.

6. найдите угловое ускорение

7. по формуле 11.9 определите значение коэффициента внутреннего трения

8. постройте график зависимости коэффициента внутреннего трения от угловой скорости.

Таблица 11.1.

№ п/п	n, об/мин	w, 1/с	Мy, нм	f, град	t, с	Dl, м	W, 1/с	DW	L, кгм/с	J, кгм
…
…
…

 

Таблица 11.2

t	c
w	1/c
< M y>	Нм×с
h	Па×с

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте определение гироскопического эффекта.

2. Сформулируйте закон изменения момента импульса и запишите его.

3. Что называют моментом силы и моментом импульса тела относительно неподвижной точки и относительно неподвижной оси?

4. Что называют гироскопом? Каковы особенности его движения?

5. Является ли Земля механичсеким гироскопом?

6. Что называется скоростью прецессии?

7. Приведите примеры, где может быть использован гироскопический эффект

 

Используемая литература

 

[4] §11. [3] §4.3; 5.3. [7] §4, 16-19.

 

Лабораторная работа 1-12 “Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом”

 

Цель работы: изучение внутреннего трения (вязкости) в газах и определение коэффициента вязкости воздуха.