2018-01-21
296
Ознакомиться с устройством лабораторной установки.
Внимание! Перед началом работы необходимо убедиться в том, что установка заземлена. При выполнении задания следует надежно закреплять все передвижные части установки при помощи винтов.
Во избежание выхода из строя установки подключение к ней блока питания следует производить строго в соответствии с последующим описанием!
I. Проверка основного закона динамики вращательного движения
твердого тела при 
1. Убедиться, что электропитание установки отключено!
2. Установить цилиндры на стержнях крестовины на одинаковом расстоянии 
от оси крестовины до центра каждого цилиндра. Проверить, будет ли вращаться маятник при установленном значении Значение записать в табл. 1.
3. По заданию преподавателя выбрать один из радиусов 
двухступенчатого шкива, записать значение в табл. 1 и в дальнейшем не менять. Радиус меньшего шкива – = 20,0 мм, большего – = 35,0 мм. Прикрепить за узел нить к шкиву выбранного радиуса, перекинуть через верхний шкив и с другой стороны нити подвесить наборный груз. Массу груза 
набрать произвольно при помощи разновесов, ее значение занести в табл.1.
4. Установить кронштейн с фотодатчиком в нижней части шкалы вертикальной стойки так, чтобы плоскость кронштейна, окрашенная в красный цвет, совпала с одной из рисок шкалы, а наборный груз при движении вниз проходил по центру рабочего окна фотодатчика. За нижнее положение груза берется отметка шкалы, соответствующая риске на корпусе фотодатчика и являющаяся как бы продолжением оптической оси фотодатчика, которую пересекает движущийся груз.
5. Установить визир вертикальной стойки в верхней ее части так, чтобы его верх совпал с одной из рисок стойки. Определить расстояние 
между этой риской и нижним положением груза (оптической осью фотодатчика - см. пункт 4).). Значение пути , который будет проходить груз при движении, занести в табл.1 и в дальнейшем не изменять.
6. Аккуратно вращая маятник, установить груз таким образом, чтобы нижняя плоскость груза совпала с заданным положением визира вертикальной стойки. Зафиксировать груз в этом положении, для чего на задней панели электронного блока ФМ 1/1 нажать переключатель питания сети. При этом должен сработать фрикцион электромагнитного тормоза. При необходимости нажать кнопку «Сброс». На табло таймера блока питания может загореться значение 2 с, что не влияет на дальнейшие результаты.
7. Убрать визир в сторону от направления движения груза. Нажать кнопку «Пуск» блока. Произойдет растормаживание электромагнитного тормоза, груз начнет опускаться, и таймер блока зафиксирует время 
движения груза на пути .
8. Записать время движения груза в секундах в табл. 1 (таймер отсчитывает время в миллисекундах).
9. Внимание! Отключить питание электронного блока выключателем на задней панели.
10. Повторить пункты « 6» -« 9» еще два раза.
11. Вычислить среднее время падения груза 
для трех измерений.
12. По формулам (7), (6), (12) рассчитать для груза значения 
, 
, 
. Результаты занести в табл. 1.
13. Изменить массу груза на нити, записать ее в таблицу и выполнить действия, описанные в пунктах «6» – «11». По формулам (7), (6). (13) для этого груза массой 
рассчитать 
, 
, 
. Результаты занести в табл. 1.
14. Проверить справедливость соотношения (10), сделать вывод.
15. Вычислить среднее значение момента инерции маятника по формуле (11).
Таблица 1
| r | m | R1 | h | t | <t> | ε | M | 
| 
| 
| 
| |
| Ед. изм. | м | кг | м | м | с | с | рад/c2 | Н·м | кг·м2 | кг·м2 | ||
II. Проверка основного закона динамики вращательного движения
твердого тела при M = const
1. Убедиться, что электропитание установки отключено!
2. Изменить положение цилиндров на стержнях крестовины, закрепив их на одинаковом расстоянии 
от оси крестовины до центра каждого цилиндра так, чтобы было возможно вращение маятника. Значение R 2 записать в табл. 2.
3. Записать в табл. 2 массу одного цилиндра 
(масса указана на торце цилиндра).
4. Оставить на нити наборный груз массы m 2 и, повторяя пункты «6»-«9» предыдущего задания, три раза провести измерения времени t движения груза массы m 2 на пути при том же значении радиуса двухступенчатого шкива. Найти среднее значение времени < t >. Результаты записать в табл. 2.
5. Из табл. 1 перенести в табл. 2 значения , 
, 
.
6. По формулам (7) и (15) вычислить 
и момент инерции маятника 
. Результаты занести в табл. 2.
7. Проверить справедливость соотношения (14), сделать вывод.
Таблица 2
| m2 | h | ε2 |
| t | <t> | ε3 | 
| 
| 
| 
| |
| Ед. изм. | кг | 
| м | рад/с2 | кг·м2 | с | c | рад/с2 | 
| кг·м2 | ||
Контрольные вопросы
1. Вращательное движение абсолютно твердого тела.
2. Линейные и угловые перемещения, скорости, ускорения; связь между ними.
3. Понятие момента силы относительно точки и относительно оси вращения. Вывод расчетной формулы для момента силы в данной работе.
4. Определение момента инерции точки, тела. Расчет момента инерции маятника в данной работе.
5. Основной закон динамики вращательного движения.
6. Устройство и принцип действия маятника Обербека.
7. Методика проверки основного закона динамики вращательного движения в данной работе.
