Выводы: .................................................................................................................................……..

Задание 2. Определение ускорения движения грузов.

а =… ± … м/с² ; d _а =… %

Задание 3. Вычисление ускорения свободного падения (формула и расчет)

g =… ± … м/с² , d _g =… %

Выводы: ........................................................................................................................................

Задание 4 . Проверка второго закона Ньютона

4.1. Исследование зависимости ускорения от силы при постоянной массе

Таблица 3

Суммарная масса системы М = … г

№ п/п	D m ´ 10-3 ,кг	F = D mg , Н	S , м	t , с	a , м/с2
1
2
3

Выводы: ………………………………………………………………………………………………

4.2. Исследование зависимости ускорения от массы при постоянной силе

Таблица 4

Действующая силаF = D mg = …Н

№ п/п	M , кг	M-1 , кг -1	S, м	t , c	a , м/с2
1
2
3

Выводы: ………………………………………………………………………………………….

Дополнительная проверка результатов измерений

1. Вычисление массы системы по углу наклона прямой: M= D F/ D a=

Комментарии:

2. Вычисление силы по углу наклона прямой: F = D a / D (1/ M ) =

Комментарии:

Цель работы

Углубить и закрепить теоретические представления о кинематике и динамике вращательного движения, экспериментально проверить основные законы вращательного движения, продолжить отработку навыков протоколирования, оформления и анализа результатов экспериментальных наблюдений.

1. Экспериментальная установка

В эксперименте вращательное движение исследуется на специальной установке – маятнике Обербека, представляющем собой систему тел с закрепленной осью вращения, у которой можно изменять момент инерции, задавать разные по величине моменты вращающих сил и измерять скорости и ускорения вращательного движения.

Основная часть маятника Обербека (рис.1) - диск 1 , укрепленный в подшипнике на горизонтальной оси. Соосно с диском закреплены шкивы 2 . Момент вращающих сил можно регулировать, меняя шкив или набор грузов 5.

Момент инерции системы можно изменять, для чего по стержням 3 , укрепленным по диаметру диска, могут передвигаться цилиндры 4 одинаковой массы.

Для определения ускорения падения грузов по шкале измеряют высоту h и секундомером - время падения t грузов. Высота падения грузов обычно берется неизменной и максимальной для всех опытов.

Перед каждым опытом маятник следует тщательно сбалансировать. Для этого, сняв платформу со шкива, устанавливают подвижные цилиндры на стержнях симметрично и так, чтобы маятник оказался в безразличном равновесии.

2. Теоретическая часть

Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела с моментом инерции J имеет вид

, (1)

Рис. 1.

??? - ??????? ?????????, М ? ?????? ?????? ??????? ???.

Полный момент внешних сил равен

M = M _н – М_тр , (2)

где М_н – вращающий момент (в данном случае - момент силы натяжения нити), М_тр – момент силы трения. С учетом этого основное уравнение динамики вращательного движения принимает вид , которому можно придать форму линейной зависимости момента силы натяжения М_н от e :

. (3)

Измерив продолжительность t падения и перемещение h груза, можно определить ускорение его поступательного движения

. (4)

Это ускорение равно линейному ускорению точек шкива и связано с угловым ускорением маятника соотношением:

(5)

Момент М_н силы натяжения Т нити равен

M _н =Т R .(6)

Силу Т можноопределить из второго закона Ньютона для поступательного движения, который в проекциях на ось 0 Y дает

, (7)

где m – масса груза.

Таким образом, момент сил натяжения нити равен

. (8)

Момент инерции маятника J может быть определен из экспериментальных наблюдений. С другой стороны, его можно рассчитать суммированием моментов инерции диска, стержней, шкивов и подвижных цилиндров.Суммарные моменты инерции диска, шкива и стержней J ₀ указаны в «паспортах» приборов. Момент инерции одного подвижного цилиндра относительно оси маятника определяются с помощью теоремы Штейнера:

J=m₁ r² +m₁ l² /12 , (9)