Показать что вращательное движение маятника в данной работе является равноускоренным

Как эксперементально проверяется равноускоренный характер движения маятника?

Ускорение маятника меняется, поэтому о РАВНОускоренности говорить нельзя

А если будет вращаться вокруг своей вертикальной оси по круговой траектории, то ускорение (центростремительное) постоянно.

Можно считать равноускоренным.

По формуле v = ωR определить характер физического процессаА) равномерное движениеБ) равноускоренное движениеВ) равнозамедленное движениеГ) движение по окружности?

По формуле v = ωR определить характер физического процесса

А) равномерное движение

Б) равноускоренное движение

В) равнозамедленное движение

Г) движение по окружности.

Приведите примеры движений которые можно считать равноускоренным?

Приведите примеры движений которые можно считать равноускоренным.

Даю 54 балла 1?

Показать на чертеже силы, заставляющие маятник возвращаться к среднему положению.

Одинаковы ли эти силы по величине и направлению при симметричных положениях маятника.

2. Каким будет по характеру движение маятника?

Куда направлено и каково по величине ускорения маятника : а) в крайних его положениях ; б) при переходе через среднее положение?

3. Наблюдая за движением маятника, ответить на вопрос : можно ли считать его движение равноускоренным?

Что такое равноускоренное движение?

Что такое равноускоренное движение?

1. Можно ли считать движение по окружности с постоянной по модулю скорости равномерной?

1. Можно ли считать движение по окружности с постоянной по модулю скорости равномерной?

2. можно ли считать движение по окружности равноускореным?

Можно ли считать движение спутников по круговой орбите равноускоренным?

Можно ли считать движение спутников по круговой орбите равноускоренным?

Является ли движение математического маятника к положению равновесия равноускоренным?

Является ли движение математического маятника к положению равновесия равноускоренным?

Что такое равноускоренное движение?

Что такое равноускоренное движение.

1. Скорость и перемещние при равноускоренном движении только определение?

1. Скорость и перемещние при равноускоренном движении только определение.

2. Задача на проекции вектора на координатные оси.

3. Эксперементальная задача : Определите коэфициент трения скольжения.

4. Эксперементальная задача : Определите ускорение тела при равноускоренном движении.

5. Эксперементальная задача : Изучите движение тела, брошенного горизонтально.

6. Задача на определение веса тела.

8. Задача на определение параметров криволинейного движения.

Напишите задачу полностью номер 2 и номер 6.

Материальная точка движется по окружности с постоянной по модулю скорости?

Материальная точка движется по окружности с постоянной по модулю скорости.

1. почему такое движение нельзя считать равномерным?

2. почему такое движение нельзя считать равноускоренным?

Источник

Отчет по работе №1.04 «Изучение законов механики на маятнике обербека»

Псковский политехнический институт

Отчет по работе №1.04

«Изучение законов механики

на маятнике обербека».

Цель работы: Изучить законы механики вращательного движения тел.

Движение тел характеризуется траекторией, перемещением, путём, скоростью и ускорением.

Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение тела пропорционально равнодействующей силе и обратно пропорционально массе этого тела

Механическая работа равна скалярному произведению силы на перемещение

Основные теоремы динамики:

Изменение импульса тела равно импульсу всех приложенных к телу внеш них сил

В курсе механики доказывается, что работа потенциальных сил равна убыли потенциальной энергии

Потенциальной энергией называется энергия которой обладают тела при их взаимодействии, например тело, поднятое над Землей на высоту h, обладает потенциальной энергией взаимодействия равной

Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий

Теорема об изменении полной механической энергии утверждает, что изменение этой энергии равно работе непотенциальных сил

Вращательное движение как частный случай криволинейного движения возникает тогда, когда вектор силы действующей на тело перпендикулярен вектору скорости. Траекторией движения тела является окружность.. Кинематическими характеристиками движения являются: угол поворота радиус-вектора, угловая скорость и угловое ускорение. Направление вектора W определяется правилом правого винта (рис.2).

Основное уравнение кинематики вращательного движения

Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела относительно неподвижной оси имеет вид

С помощью маятника Обербека (рис. 3) можно экспериментально проверить уравнение (11) что является одновременно и проверкой основных положений механики по вращению твёрдого тела.

В маятнике Обербека вращающий момент М создаётся силой натяже ния нити Т

Величину силу Т легко найти из уравнения движения платформы с перегруз ком

Ускорение а можно найти, если измерить время, в течение которого нагруженная платформа из состояния покоя опускается на расстояние h.

Момент инерции всей системы можно вычислить по формуле

Таким образом, используя уравнения (12, 13, 14, 15, 16) и проведя соответствующие измерения, можно проверить закон вращательного движения (11).

На практике значительное влияние может оказать момент сил трения, приложенный к осям маятника. Неучёт его может сильно исказить результаты опыта. Преобразуем уравнение (11) выделив момент сил трения в явном виде

Экспериментальная работа делится на три части:

в третьей части проверяется преобразование механической энергии при вращательном движении.

Энергия маятника Обербека складывается из собственно энергии маятника и энергии платформы. В начальный момент времени кинетическая энергия маятника и платформы равна нулю. Потенциальная энергия платформы:

После того как платформа опустилась с высоты h, кинетическая энергия маятника станет равной

Тогда согласно теореме об изменении полной механической энергии (9)

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии

Источник

Выполнение лабораторных работ (стр. 6 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

При падении груза маховик начинает вращаться с угловым ускорением b.

Результирующий момент, создающий это ускорение, складывается из момента Мн силы натяжения нити и момента Мтр силы трения в подшипниках вала. Так как направления этих моментов противоположны, то уравнение (1) можно представить в виде

. (2)

Если момент инерции маховика и момент силы трения остаются постоянными, то зависимость углового ускорения от момента силы натяжения линейная и графически изображается прямой линией (рис 2).

Из уравнения (2) следует, что при покоящемся маховике (b=0) Мн = Мтр. Только когда момент силы натяжения становится больше максимального момента силы трения покоя, маховик начинает вращаться равноускоренно. Прямая на графике пересекает ось абсцисс (рис. 2) в точке, которая определяет Мтр. Угловое ускорение маховика b можно найти, зная тангенциальное ускорение at точек боковой поверхности шкива, которое равно ускорению a падающего груза:

, (3)

Так как груз движется из состояния покоя равноускоренно, то

, (4)

где h – путь, пройденный грузом за время t.

Подставив выражение (4) в уравнение (3), получим формулу, по которой можно рассчитать на опыте угловое ускорение маховика

. ( 5)

Модуль момента силы натяжения числено равен произведению силы натяжения Fн на плечо силы, которое является радиусом шкива:

.

Учитывая, что сила натяжения нити, действующая на шкив и сила реакции, действующая на груз, одинаковы по величине (Fн = F1), получим

.

. (6)

Подставив в уравнение (6) выражение (4) для ускорения a, получим формулу

, (7)

по которой можно рассчитать на опыте момент силы натяжения нити, действующей на маховик.

Порядок выполнения работы

1. Измерить штангенциркулем диаметр D шкива.

2. Вращая маховик, поднять висящий на нити груз на высоту h. Измерить высоту с помощью линейки (отсчет вести по нижнему основанию груза).

3. Отпустив маховик и, одновременно включив секундомер, определить время t опускания груза с высоты h. Измерение времени провести три раза. Результаты опыта занести в табл. 1.

Момент силы натяжения

4. Повторить опыт с пятью различными грузами. Массы грузов указаны на них.

5. По формулам (5) и (7) вычислить для каждого груза угловое ускорение b и момент силы натяжения Мн, их значения записать в табл. 1. (При вычислении в формулы подставлять среднее значение времени ).

7. Продлить прямую до пересечения с осью абсцисс, определить по графику момент силы трения.

Для определения момента инерции маховика нужно на экспериментальной прямой взять точки A и B и провести через них прямые, параллельные осям координат (рис. 3). Момент инерции рассчитать по формуле

.

Записать окончательные результаты опыта

1. Что называется моментом инерции материальной точки? Единицы его измерения. От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?

2. Что называется моментом силы относительно точки, неподвижной оси? Как определить направление момента силы? В каких единицах он измеряется?

3. Дать определения угловой скорости и углового ускорения. Как определить их направления?

4. Какова связь между линейными и угловыми скоростями и ускорениями?

5. Вывести основное уравнение динамики вращательного движения.

6. Какие силы сообщают вращающий момент маховику?

7. Почему движение подвешенного к нити груза и вращение маховика являются равноускоренными?

8. Вывести расчетные формулы (5) и (7).

9. Объяснить, как графически находят момент силы трения и момент инерции маховика.

10. Проведите аналогию между величинами и формулами, описывающими поступательное и вращательное движение.

2.Трофимова, физики / – М.: Академия, 2004. – § 6, 16, 18.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Цель работы: проверить прямо пропорциональную зависимость между угловым ускорением β и моментом силы M при постоянном моменте инерции J и обратно пропорциональную зависимость между β и J при M = const.

Оборудование: маятник Обербека, штангенциркуль, электросекундомер.

Описание установки и метода измерений

Маятник Обербека (рис. 1) представляет собой маховик, которому придана крестообразная форма. На четырех стержнях насажены грузы одинаковой массы m0, которые могут быть закреплены на различных расстояниях R от оси вращения. На общей оси с маховиком насажены два шкива. На тот или иной шкив намотана нить, к свободному концу её, переброшенному через блок, прикреплен груз массой m. Под действием груза нить разматывается без скольжения и приводит маховик в равноускоренное вращательное движение.

Рассмотрим силы, действующие на груз. На груз действуют две силы: сила тяжести P = mg и сила натяжения нити Fн. Спроецируем эти силы на ось X, которую направим вертикально вниз. Напишем второй закон Ньютона для поступательного движения груза

Так как масса нити пренебрежимо мала, то согласно третьему закону Ньютона, сила натяжения нити Fн’, действующая на маховик, равна силе натяжения (реакции) нити Fн, действующей на груз:

На маятник Обербека действуют момент силы натяжения Mн’ нити и момент силы трения Mтр в подшипниках.

Основной закон динамики вращательного движения относительно оси, перпендикулярной плоскости рисунка, выразится уравнением

где J – момент инерции маятника Обербека, β – его угловое ускорение.

Источник

Реферат: Изучение вращательного движения твердого тела

Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет

Отчет

По лабораторной работе №8

«Изучение вращательного движения твердого тела»

Преподаватель Данилов В.И.

Студент группы ИС-16 Бедункевич А

Цель работы : Измерение углового ускорения и момента инерции вращающегося тела, проверка закономерностей вращательного движения.

1 – маятник; 2 – блок; 3 – груз; 4 – линейка.

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:

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.

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
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	0,07	0,67	0,15	5,26
3	0,07	0,67	0,15	5,22

(c)

( кг . м 2 )

3) третья серия опытов

№ опыта	r (м)	h (м)	m (кг)	t (с)		J	M
1	0,07	0,67	0,178	5,09
2	0,07	0,67	0,178	4,52
3	0,07	0,67	0,178	5,22

(с)

, 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:

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).

Источник