2015-02-04
1821
Цель работы: экспериментальное изучение законов динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека.
Приборы и принадлежности: прибор Обербека, штангенциркуль, миллиметровая линейка, электрический секундомер, набор грузов. Установка Elwro.
 |  | ||
Маятник Обербека представляет крестовину, укрепленную на двойном шкиве. Ось вращения крестовины устанавливается горизонтально и закреплена в подшипниках (рис. 15). Вращение прибора осуществляется с помощью нити, намотанной на шкив. Изменение силы натяжения производится с помощью грузов различной массы, прикрепленных к свободному концу нити. Изменение момента инерции прибора достигается передвижением четырех грузов одинаковой массы и формы по направляющим крестовины. Уравнение вращательного движения прибора (при пренебрежении силами трения) связывает три величины: момент силы натяжения нити, угловое ускорение и момент инерции прибора Момент силы натяжения нити и угловое ускорение можно вычислить, зная ускорение а поступательного движения подвешенного груза.
|
|
|
Рис. 15
Ускорение определяется по значениям расстояния, пройденного грузом и соответствующего промежутка времени. Таким образом, можно рассчитать момент инерции прибора с помощью величин, измеренных в эксперименте. Для падающего груза
Основное уравнение динамики вращательного движения для вращающейся части маятника.
Второй закон Ньютона для поступательно движущегося груза массой М в проекции на направление движения.
М × а = М × g – T
Отсюда
а для момента инерции Jz получается следующее выражение:
где М - масса груза, подвешенного к нити;
r— радиус шкива;
h— расстояние, пройденное грузом;
t— время, за которое груз прошел расстояние h;
g— ускорение свободного падения.
