Определение момента инерции в машине Атвуда

ОТЧЕТ

по лабораторно-практической работе № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ
В МАШИНЕ АТВУДА

Выполнил Гладких Н.А.

Факультет ФЭА

Группа № 3401

Преподаватель Морозов В.В

Оценка лабораторно-практического занятия
Выполнение ИДЗ	Вопросы	Подготовка к лабораторной работе	Отчет по лабораторной работе	Коллоквиум	Комплексная оценка

“Выполнено” “____” ___________Подпись преподавателя __________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ В МАШИНЕ АТВУДА

Цель работы: изучение вращательного и поступательного движений на машине Атвуда, определение момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.

Описание установки и её назначение.

Машина Атвуда является настольным прибором, ее изображение приведено на рис. 3.1. На вертикальной стойке 1 основания 2 расположены три кронштейна: нижний 3, средний 4 и верхний 5. На верхнем кронштейне 5 крепится блок с узлом подшипников качения, через который переброшена нить с грузом 6. На верхнем кронштейне находится электромагнит 7, который при подаче на него напряжения с помощью фрикциона удерживает систему с грузами в неподвижном состоянии.

Рис. 3.1

На среднем кронштейне 4 крепится фотодатчик 8, выдающий электрический сигнал по окончании счета времени равноускоренного движения грузов. Также на вертикальной стойке 1 укреплена миллиметровая линейка 9, по которой определяют начальное и конечное положения грузов, т. е. пройденный путь.

Начальное положение определяют визуально по нижнему краю груза, конечное положение – по риске среднего кронштейна. Секундомер 10 выполнен как самостоятельный прибор с цифровой индикацией времени.

Машина Атвуда предназначена для изучения законов поступательного и вращательного движений. Принцип работы установки основан на том, что, когда на концах нити подвешены грузы различной массы, система начинает двигаться равноускоренно. В комплект грузов входит несколько перегрузов, что позволяет исследовать движения с различными ускорениями.

Основные расчетные формулы.

1. М= (T1– T2)r – Mтр= I e - уравнение, описывающее вращение блока. Где r – радиус блока; M тр– момент сил трения в оси блока; I – момент инерции блока; e – угловое ускорение блока.

2. M = r ((m1 + Dm_i) (g – a) – m2(g + a)) – развернутая формула 1. Где m1 и m 2– массы 1-го и 2-го грузов; D mi – масса перегруза, находящегося на 1-м грузе; a – ускорение грузов.

3. a = 2 S / t ² - формула для определения ускорения грузов.

e = a / r = 2 S / (r t 2) – формула для определения углового ускорения блока.

S = h0 – h1 - путь.

№	t, сек	, кг	M,	,	a,
Для перегруза №1
	2.265	0.0013		2.853	0.117
	2.426	0.0013		2.486	0.102
	2.337	0.0013		2.679	0.11
	Для перегруза №2
	1.884	0.0022		4.123	0.169
	1.791	0.0022		4.562	0.187
	1.849	0.0022		4.28	0.176
	Для перегрузов №3
	1.635	0.0026		5.474	0.224
	1.741	0.0026		4.828	0.198
	1.780	0.0026		4.619	0.189
	Для перегрузов №4
	1.400	0.0032		7.466	0.306
	1.438	0.0032		7.077	0.29
	1.390	0.0032		7.574	0.311
	Для перегрузов №1+№3
	1.325	0.0039		8.336	0.342
	1.344	0.0039		8.102	0.332
	1.330	0.0039		8.273	0.339
	Для перегрузов №2+№3
	1.117	0.0048		11.729	0.481
	1.124	0.0048		11.583	0.475
	1.132	0.0048		11.42	0.468
	Для перегрузов №3+№4
	1.028	0.0058		13.848	0.568
	1.055	0.0058		13.148	0.539
	1.050	0.0058		13.274	0.544