unde m = 29 g este masa barei; M = 131 g este masa discului încărcată pe tija; m i
- masa inelului de înlocuire; R este raza exterioară a discului; R k este raza exterioară a inelului. Atunci când se ia în considerare lucrarea efectuată de pendul asupra forțelor de frecare, ecuația pentru
Conservarea energiei are forma
mgh = mv 2/2 + I ω 2/2 + A,
unde A este lucrarea împotriva forțelor de frecare.
Această lucrare poate fi estimată prin schimbarea înălțimii primei ascensiuni a pendulului. Presupunând că lucrarea în timpul coborârii și ridicării este aceeași, obținem A = mg Δ h / 2, unde Δ h este schimbarea înălțimii celei mai înalte poziții a pendulului în primul ciclu de ridicare a coborârii.
Apoi este ușor de obținut
Δ I / I e = (Δ h / (2 h)) (1-a / g) -1
unde Δ I este estimarea, valoarea prin care valoarea determinată experimental a lui Ie este supraestimată fără a lua în considerare pierderea de energie pentru frecare.
Măsurarea experimentală a lui Ie se bazează pe determinarea accelerației a. cu care pendulul coboară. Din ecuația (5.2)
h = mr 2 g / (2 I e + 2 r 2 m)
Se măsoară timpul t de coborâre a pendulului de la înălțimi diferite h. și apoi coeficientul k al dependenței liniare y = kx este determinat prin metoda celor mai mici pătrate. unde x = t 2. y = h. Din punctul 5.2 vom determina Ie. și de asemenea eroarea Δ I e.
Instrucțiuni de observare
1. Măsurați diametrele tijei, discului și inelelor cu ajutorul unui etrier.
2. Instalați suportul inferior 3 cu senzorul foto 9 în poziția maximă de înălțime. Riscul lateral pe suport este un ghid pentru citire, înălțime. Pe scală, cu ajutorul indicatorului de pe bracket, determinați și înregistrați cursa pendulului. Reglați poziția bazei cu ajutorul ajustării suporturilor astfel încât discul de pe suspensia bifilară să fie situat în mijlocul fotosensorului. Instalați cu dispozitivul 4 lungimea necesară a suspensiei bifilare astfel încât muchia inferioară a inelului de înlocuire al pendulului să fie de 4 ... 5 mm
sub axa optică a fotosensorului; axa pendulului trebuie să fie în poziție orizontală.
Apăsați butonul "NETWORK" situat pe panoul frontal al cronometrului; becurile becului fotosensorului și indicatoarele digitale de cronometru trebuie să se aprindă. Puneți pe pendulul discului una dintre cele trei roți detașabile. Rotiți pendulul, fixați-l în poziția superioară cu un electromagnet; În acest caz, este necesar să se asigure ca firul să fie înfășurat pe miezul turei la înfășurare. În poziția fixă, firele de agățare trebuie să fie slăbite.
Apăsați butonul "RESET", apoi butonul "START". În același timp, electromagnetul este deconectat, pendulul este netratat, cronometrul începe să contorizeze timpul care se oprește când pendulul traversează axa optică a fotosensorului. Înregistrați valoarea de timp. Rotiți pendulul, fixați-l din nou în poziția superioară. Apăsând butoanele "RESET" și "START", repetați observațiile de mai multe ori la această altitudine.
3. Măsurați timpul de coborâre al pendulului pentru o anumită cursa liberă. pendulul. Pentru a face acest lucru, ridicați brațul inferior cu fotosensorul cu 5 ... 6 cm și fixați-l pe suport. Folosind șurubul 4, restabiliți lungimea necesară a suspensiei bifilar și efectuați 5 observații pentru a determina timpul de funcționare liber al pendulului. Înregistrați lungimea cursei pendulului.
4. Continuați la pasul 3 pentru încă două înălțimi, reducând de fiecare dată lungimea căii libere cu 5 ... 6 cm. Astfel, pentru cele 4 valori ale cursei libere a pendulului, veți obține 20 de ori.
5. Coborâți consola cu senzorul de fotografiere în poziția cea mai de jos. Ajustați suspensia bifilară pentru libera circulație a pendulului în conformitate cu alineatul (2). Înregistrați lungimea călătoriei libere a pendulului. Fixați vizual și înregistrați valoarea scalei pe care se va opri axa pendulului după desfacere.
6. Tipul tabelului pentru rezultatele observațiilor trebuie să fie dezvoltat independent.
Sarcină pentru procesarea rezultatelor
1. Folosind metoda celor mai mici pătrate, găsiți coeficientul k al dependenței y = kx. unde y = h. x = t 2. Pe lângă eroarea Δ k. Apoi vom obține accelerația și eroarea ei: a = 2 k. Δ a = 2 Δ k.
2. Construiește un grafic al dependenței h (t).
3. Din formula (5.2), determinați I e. și de asemenea eroarea de încredere Δ I e.
4. Folosind formula (5.3), calculați I m.
5. Găsiți Δ I prin formula (5.4).
6. Comparați rezultatele obținute în pag. 2 și 3, luând în considerare valoarea estimată Δ I a postului 4. Desenează concluzii.
1. Scrieți legea conservării energiei mecanice pentru un pendul în această lucrare de laborator.
2. Dacă presupunem că pendulul este un disc cu masa m de rază R. atunci: a)
Care este energia totală a pendulului?
(b) Ce părți din energia totală sunt energii ale mișcării translaționale și rotative?
3. Cum putem evalua munca împotriva forțelor de fricțiune?
4. Cum se va schimba valoarea teoretică a momentului de inerție a pendulului în cazul în care masa discului va crește?
LUCRARI 6.1. INVESTIGAREA DYNAMICĂ A MOVEMENTULUI VIBRAȚIONAL
Aparate și accesorii. pendul torsional, cronometru, scale, micrometru.
Scopul lucrării. studiul dinamicii mișcării oscilatorii prin exemplul unui pendul torsional, determinarea modulului de forfecare al materialului de suspensie.
Pendulul de torsiune folosit în această lucrare (Figura 1) este un disc 1 fixat pe un fir de oțel elastic 2, al cărui capăt liber este fixat într-un suport fix 3. Pe bracket este un inel 4 a cărui masă este cunoscută. Inelul 4 poate fi
dar puse pe partea superioară a discului 1, schimbând astfel momentul inerției pendulului. Pentru citirea valorilor unghiului de pivotare, o scală gradată 5 este plasată pe marginea discului 1.
Torsion pendulum. Atunci când corpul este rotit, momentul inerțiunii fiind fixat pe suspensia elastică, răsucirea suspensiei are loc pe unghiul φ, cuplul de forțe elastice M = - k φ apare în suspensie ca urmare a tensiunii de forfecare. unde k este coeficientul de torsiune, care depinde numai de proprietățile elastice ale suspensiei. Fără a lua în considerare forțele de fricțiune din suspensie, ecuația de mișcare a corpului are forma
totalitatea oscilațiilor ω 0. Calculați eroarea Δω 0.
5. Determinarea coeficientului de torsiune al materialului de suspensie. Găsiți coeficientul de torsiune k = ω 0 2 I m și eroarea Δ k.
6. Determinarea modulului de forfecare al materialului de suspensie. Calculați modulul de forfecare G și
pentru a estima eroarea.
7. Determinarea energiei totale, a pierderii de putere și a factorului Q al pendulului.
Folosind relațiile corespunzătoare, determinați cantitățile indicate. Runda de rezultate bazate pe erorile calculate în sarcinile anterioare.
1. Scrieți ecuațiile de mișcare pentru un oscilator armonic fără amortizare și amortizare și explicați sensul fizic al cantităților care intră în aceste ecuații.
2. Ce parametri caracterizează sistemul investigat ca disipativ?
3. Dați definiția timpului de dezintegrare. Cum se determină timpul de decădere, folosind graficul procesului tranzitoriu în sistemul disipativ?
4. Oferiți o definiție a calității sistemului. Ce caracterizează factorul de calitate?
5. Dați definiția momentului de inerție. Rezulta formula pentru calcularea momentului inertiei pendulului in sarcina 3.
6. Definirea modulului de forfecare. Care este semnificația fizică a acestei cantități?
Savelyev IV Curs de fizică generală. M. Science. T. 1.
Articole similare
-
Lucrarea de laborator # 8: studierea osciloscopului și măsurarea sensibilității tubului
-
Lucrarea de laborator Nr. 16 determinarea lungimii de difuzie a purtătorilor de sarcină minoritară
Trimiteți-le prietenilor: