2015-05-10
359
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2М(задание 1)
ИЗУЧЕНИЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ И ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ НА МОДЕЛИ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА
В лабораторной работе на основе опытных данных определяются кинематические, динамические и энергетические характеристики тел при поступательном и вращательном движении и проверяются основной закон динамики вращательного движения тел и теорема Штейнера.
Описание установки
В лабораторной работе поступательное и вращательное движение тел изучается на установке, основной частью которой является модель маятника Обербека – крестообразный маятник. Схема установки приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1
Вращающейся частью установки (рис. 1,а) являются четыре одинаковых стержня 1, укрепленных на цилиндрическом диске 2 под прямым углом друг к другу (крестовина), и два шкива 3 и 4 различного диаметра 
, жестко соединенные с диском 2.
На стержнях находятся цилиндрические грузы 5 массой 
, которые можно перемещать по стержням и с помощью винтов на них закреплять на выбранных расстояниях 
на стержнях.
Диск крестовины и шкивы насажены на общий стержень, закрепленный в подшипниках так, что вся эта система – маятник Обербека – может вращаться вокруг вертикальной оси 
, перпендикулярной горизонтальной плоскости крестовины и проходящей через ось диска.
К шкивам прикрепляется нить 6. Нить перекидывается через блок 7, к свисающему свободному концу нити подвешивается груз 8 массой 
.
Если, вращая маятник руками, намотать нить на шкив и поднять груз 8 на некоторую высоту 
и отпустить маятник, то груз, опускаясь (падая), приводит всю систему в движение. При этом груз совершает поступательное движение, а маятник – вращательное.
В установке предусмотрена возможность фиксации груза на выбранной высоте 
с помощью электромагнита 9, расположенного в верхней части установки. Высота падения груза 
измеряется по линейке 10, установленной в верхней части установки, на которой указано расстояние груза от столика установки 11.
Для измерения времени падения груза 
используется цифровой секундомер. При нажатии кнопки секундомера «пуск» электромагнит автоматически отключается, и груз начинает опускаться, а секундомер начинает считать время. В место падения груза на столик 11 вмонтирован датчик 12, выключающий секундомер при ударе груза об это место столика установки.
Подвешивая грузы с разной массой и к разным шкивам, можно изменить момент сил, действующих на маятник, а передвигая цилиндрические грузы на стержнях, можно изменять момент инерции маятника.
Таким образом, установка позволяет измерить высоту падения (опускания) груза 
и время падения 
, на основе которых при заданных значениях массы груза 
и диаметра шкива 
можно определить кинематические, динамические и энергетические характеристики поступательного движения груза и вращательного движения маятника, принимая их равноускоренными.
Установка позволяет также проверить основной закон динамики вращательного движения
(2.1)
т.е. прямо-пропорциональную зависимость углового ускорения маятника от момента сил 
, действующих на тело:
a ~ M (2.2)
при постоянном моменте инерции тела 
, и обратно-пропорциональную зависимость углового ускорения 
от момента инерции тела:
(2.3)
при постоянном моменте действующих сил .
Задание1. Проверка зависимости углового ускорения
