Изучение вращательного движения твердого тела
СОДЕРЖАНИЕ: Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет Кафедра физики Отчет По лабораторной работе №8 «Изучение вращательного движения твердого тела»Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет
Кафедра физики
Отчет
По лабораторной работе №8
«Изучение вращательного движения твердого тела»
Преподаватель Данилов В.И.
Студент группы ИС-16 Бедункевич А
2008 г
Цель работы : Измерение углового ускорения и момента инерции вращающегося тела, проверка закономерностей вращательного движения.
Схема установки
1 – маятник; 2 – блок; 3 – груз; 4 – линейка.
Расчетная формула
При падении груза на нити его ускорение одинаково с касательным ускорением точек обода шкива маятника. По уравнению равноускоренного движения с нулевой начальной скоростью оно равно
h – высота падения груза, t – время падения.
Угловое ускорение всех точек шкива (и всего маятника) можно определить по формуле:
R – радиус шкива
Движение маятника подчиняется основному уравнению динамики вращательного движения, которое в проекциях на ось вращения имеет вид:
М – момент вращающей силы, 
момент сил трения, J – суммарный момент энергии маятника и блока.
Трение при вращении маятника и блока вокруг оси пренебрежительно мало. Пренебрегая трением и учитывая, что согласно второму и третьему законам Ньютона вращающая сила
m – масса груза, g – ускорение свободного падения, получим выражение для суммарного момента инерции:
Поскольку момент инерции блока много меньше момента инерции маятника, последняя формула может применяться для вычисления с достаточно высокой точностью момента инерции маятника.
Выполнение работы
R = 0,017 (м) – радиус шкафа
1) первая серия опытов
| № опыта | r (м) | h (м) | m (кг) | t (с) |  |
J | M |
| 1 | 0,21 | 0,68 | 0,15 | 10,28 | 0,71 |
0,03588 |
0,02547 |
| 2 | 0,21 | 0,68 | 0,15 | 11,48 | |||
| 3 | 0,21 | 0,68 | 0,15 | 10,07 |
(с)
2) вторая серия опытов
| № опыта | r (м) | h (м) | m (кг) | t (с) | |
J | M |
| 1 | 0,07 | 0,67 | 0,15 | 5,41 | 2,82 |
0,00905 |
0,0255 |
| 2 | 0,07 | 0,67 | 0,15 | 5,26 | |||
| 3 | 0,07 | 0,67 | 0,15 | 5,22 |
(c)
( кг.
м2
)
3) третья серия опытов
| № опыта | r (м) | h (м) | m (кг) | t (с) | |
J | M |
| 1 | 0,07 | 0,67 | 0,178 | 5,09 | 3,23 |
0,009317 |
0,03009 |
| 2 | 0,07 | 0,67 | 0,178 | 4,52 | |||
| 3 | 0,07 | 0,67 | 0,178 | 5,22 |
(с)
Расчёт погрешностей
1)
, 
n=3, 
( 3 )
( 4 )
2) Проводя расчёты по формулам (3) и (4) для значений t полученных в результате второй серии опытов получаем:
3) Проводя расчёты по формулам (3) и (4) для значений t полученных в результате третей серии опытов получаем:
Вывод
В ходе выполнения работы для каждой из трёх серий измерений, с точностью 95%, были подсчитаны значения угловых ускорений:
По результатам вычислений было установлено, что чем меньше момент инерции вращающегося тела и чем больше момент сил приложенных к нему, тем выше его угловое ускорение (при прочих неизменных условиях).