№1 лабораториалыº ж½мыс
ТРИФИЛЯРЛЫ ІЛГІШ ӘДІСІМЕН ИНЕРЦИЯ МОМЕНТІН АНЫҚТАУ
жүктеу/скачать 5,85 Mb.
|
Нупирова А.М. Механика және молекулалық физика бөлімдері бойынша лаборатиялық практикум 2
- Бұл бет үшін навигация:
- МАКСВЕЛЛ МАЯТНИК ӘДІСІ БОЙЫНША САҚИНАНЫҢ ИНЕРЦИЯ МОМЕНТІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты
- Құрал-жабдықтар
| ТРИФИЛЯРЛЫ ІЛГІШ ӘДІСІМЕН ИНЕРЦИЯ МОМЕНТІН АНЫҚТАУ
Ж ұмыстың мақсаты: Кейбір денелердің инерция моментін табу, Штейнер теоремасын дәлелдеу. Құрал-жабдықтар: штангенциркуль, секундтық тілі бар сағат, сызғыш, трифилярлық ілгіш, қатты денелер. ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАША ТЕОРИЯСЫ Қозғалатын платформа қозғалмайтын платформаға үш жіппен симметриялы ілінген (8.1-сурет). Егер платформаны бір жаққа қарай белгілі бір бұрышқа бұрсақ, онда тепе-тендік қалпына қайтуға тырысатын күш моменті пайда болады. Қатты дененің инерция моменті былай анықталады: ; (8.1) мұндағы – бұл прибордың тұрақты шамасы. . (8.2) (8.3) l – жіптің ұзындығы, R – платформа радиусы, r – жоғарғы дискінің радиусы. (8.3) формула бойынша платформаның және оған қойылған дененің инерция моментін анықтауға болады. ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ ТӘРТІБІ 1 тапсырма. Платформаның инерция моментін анықтау. 1. 100 бұрышқа бұрып платформаға айналдырушы импульс беріп 20-30 тербелістерінің уақытын есептеңіздер. 2. Инерция моментінің формуласын қолданып есептеңіз ; платформа массасы m0 = 379,400 г; R = 8,8 см; r = 6,9 см; ол үшін I0 шамасын анықтаңыз. 3. Тәжірибені 3 рет қайталаңыз. Нәтижелерді 8.1 кестеге енгізіңіз. 8.1 кесте
2 тапсырма. Дискінің инерция моментін анықтаңыз. 1. Дискілердің радиусын штангенциркульмен кем дегенде 3 рет өлшеңіз. 3. Радиусы кіші дискіні платформаның центріне қойып, тербеліс әдісімен бірінші дене мен платформаның инерция моментін анықтаңыз.( I1) 3. Дискінің инерция моментін I´= I1- I0 формуласы бойынша анықтаңыз. мұндағы I0 – бос платформаның инерция моменті. Тәжірибені 3 рет қайталап, орташа мәнін табыңыз. ( I0´) 4. Радиусы үлкен дискінің инерция моментін анықтаңыз. ( I2´) I´´= I2- I0 5. Өлшенген нәтижелерді 8.2, 8.3 кестеге толтырыңдар. Қорытынды жасаңыз. 8.2 кесте
8.3 кесте
3 тапсырма. Штейнер теоремасын дәлелдеу. 1. Платформа центрінен а қашықтыққа дискіні қойып, дене мен платформаның инерция моментін табыңыз. ( I1) 3. Тәжірибені 3 рет қайталап, сосын дискінің инерция моментін анықтаңыз. (I´= I1- I0) 3. Массасы осындай m=477,660г бірақ радиусы үлкен дискіні платформаның центрінен а қашықтыққа қойып, оның инерция моментін анықтаңыз. ( I´´) 4. Тәжірибені 3 рет қайталап, орташа мәнін есептеңіз. 5. Қорытынды жасаңыз. БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ Дененің инерция моменті дегеніміз не? Инерция моментінің физикалық мазмұны неде, өлшем бірліктері қандай? Қандай жағдайда Штейнер теоремасы қолданылады? Күш моменті деген не? №9 ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС МАКСВЕЛЛ МАЯТНИК ӘДІСІ БОЙЫНША САҚИНАНЫҢ ИНЕРЦИЯ МОМЕНТІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Максвелл маятнигінің көмегімен металды сақинаның инерция моментін өлшеу. Құрал-жабдықтар: сақинаның инерция моментін анықтау үшін лабораториялық қондырғы (Максвелл маятнигі). ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАША ТЕОРИЯСЫ Максвелл маятнигі жіпке ілінген диск болып саналады. Дискінің осьіне жіп оралған (9.1-сурет). М асса центріне қатысты маятниктің қозғалыс теңдеуі келесі түрде болады: , (9.1) мұндағы –жіп оралған диск осьінің радиусы, – осьпен салыстырғандағы барлық жүйенің инерция моменті, - жіптің керілу күші. ескеріп -ға байланысты (9.1) теңдеулер жүйесін шығарамыз да келесі формуланы аламыз: (9.2) (9.3) Маятник динамикасын бақылайық. Дискінің үдеуі тұрақты және ылғи төмен бағытталған. Неғұрлым центрлік инерция моменті көп болса, оның шамасы сонша аз болады. Инерция моменті жеткілікті үлкен болғанда дискінің үдеуі соғұрлым аз болады. Шекте үдеу ұмтылады, ал диск еркін дене сияқты түседі. жіптің керілу күші кері ретте өзгереді: инерция моменті үлкен болған сайын, яғни үдеуі кіші, керілу күші үлкен болады. керілу күші бұл айқын, сондықтан диск жіпте, жай ілініп тұр. ұмтылғанда керілу күші . Бұл жағдайда диск еркін түседі, сондықтан да жіпте ешқандай керілу сезілмейді. (9.1) теңдеуі және (9.2), (9.3)-тің шығарылуы жіпті диск осьінің бір жағынан екінші жағына ауыстырғанда астыңғы өлі нүктедегі тәртібін сипаттамайды. Диск бұрынғы бағытта айналуда, бірақ енді жіп диск осінен тарқатылмайды, керісінше оратылады. Оратылу үшін (9.1) қозғалыс теңдеуі және (9.2), (9.3) шығарылуы дұрыс. Жіпті орау процесінде диск көтеріледі және оның кинетикалық энергиясы потенциалды энергияға айналады, көтерілу жылдамдығы азаяды. Төменгі өлі нүктеде жіпті ауыстыру уақыты кезінде жылдамдық бағатының керіге өзгеруі жүреді. Сондықтан бұл уақытта дискінің масса центрі үлкен үдеуде болады. Ньютонның III-заңы бойынша бұл жіптің үлкен керілуіне әкеп соқтырады. Дискінің осіне оралған жіптің ұзындығы -ге тең болсын. Жіпті тарқатқанда диск биіктіктен төменгі өлі нүктеге түседі. Жіптің тарқатылу процесінде диск тыныштық күйінен ілгерілмелі қозғала отырып төменгі өлі нүктеде жылдамдыққа ие және айналмалы сол нүктеде жылдамдықты иеленеді. Энергияның сақталу заңына сүйеніп былай жаза аламыз: (9.4) мұндағы оң жақтағы қосынды дискінің толық кинетикалық энергиясы, оны ол биіктіктен түскенде иемденеді. (9.4)-тен маятниктің инерция моментін табу қиын емес. және ( ) ескерсек, онда келесіні аламыз: (9.5). ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ ТӘРТІБІ 1-тапсырма. Маятниктің инерция моментін анықтау. Маятник ролигіне еркін таңдалынған сақинаны салып, оны қатты қысу керек. Аспалы жіпті маятник осьіне орап және оны айқындап қою керек. Сақинаның төменгі қыры, бағанада нөл шамасын көрсетеді ме, тексеріңдер. Егер көрсетпесе, онда жоғары тіреуішті бұрап алыңдар, және оның биіктігін ретке келтіріңдер. Бифилярлы аспаны, жіптің ұзындығын реттеу үшін гайканы босатыңдар. Жіптің ұзындығын былай анықтаңдар: маятникті түсіргеннен кейін сақинаның шеті төменгі фотоэлектрлі бергіштін оптикалық осьінен 2 см-дей төмен жатуы тиіс. Маятниктің орналасуына түзету жүргізіңдер. Оның осьі прибордың табанына паралель болу керек, соған көңіл бөліңдер. Бір орам келесі орамның қасында жататындай оның бір қалыпты оралуына көңіл бөле отырып, маятник осіне аспалы жіпті ораңдар. Маятникті электрлі магниттің қасына айқандап қойыңдар және бұл жағдайда жіптің көп оралып кетпеуіне көңіл бөліңдер. Маятникті оның қозғалыс бағытына 5 градус бұрышқа жақын бұрыңдар. ”Пуск” клавишын басыңдар. Маятниктің түсу уақытын алып, оның орташа мәнін есептеңіз. Маятниктің ұзындығын табыңыз. (9.5)-тен инерция моментін табу керек. Ол үшін мынаны ескеру керек: , ондағы маятник осінің диаметрі, аспалы жіптің диаметрі. Сол сияқты: , мұндағы – маятник осінің массасы, – ролик массасы, – роликке салынған сақина массасы. Басқа сақиналар үшін өлшеулерді қайталаңдар. Өлшеу нәтижелерін 9.1-ші кестеге толтырыңдар: 9.1 кесте
2-тапсырма. Алынған нәтижелердің дәлдігін тексеру. Ол үшін маятниктің инерция моментін өлшегендегі салыстырмалы қателікті келесі формула бойынша есептеңдер: , мұндағы маятниктің инерция моментінің теориялық мәні, оны келесі формулаларды қолданып есептеу керек: – сақинасыз маятниктің инерция моменті; – маятник осінің сыртқы диаметрі, ; –сақинаның инерция моменті, ал – сақинасының диаметрі, – роликтің диаметрі; – роликтің инерция моменті. Анықталған шамалардың сандық мәнінің кестесін құрастырыңдар. БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ Математикалық маятниктің қозғалыс теңдеуін жазыңдар және оны маятниктің үдемелі қозғалысының жылдамдығына және маятниктің инерция моментіне қатысты шығарыңдар (яғни (9.2) және (9.3) формулаларын қолданыңдар). Нүктенің инерция моментінің анықтамасын беріңдер. Қатты дененің инерциясының басты моменті деп нені айтады? Симметриялы денелердің инерциясының басты моменттерін есептеу үшін формулаларды келтіріңдер (цилиндр, сақина, диск, шар, стержень). Ілгерілемелі және айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуін жазыңдар. №10 ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС жүктеу/скачать 5,85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|