Kampinio pagreičio priklausomybės nuo kūną veikiančios jėgos momento nustatymas

1. Darbo užduotis: Nustatyti kampinio pagreičio priklausomybę nuo kūną veikiančios jėgos momento. 2. Teorinė dalis: Per laiką dt bet kurio materialaus taško spindulys R brėžia tą patį posūkio kampą d. Todėl visų jo tašku kampinis greitis yra vienodas: = Kampinio greičio kitimo spartą apibūdina kampinis pagreitis: = Slenkančio kūno inertiškumą apibudina joa masė. Atstumu R nuo sukimosi ašies esančio masės m` taško ineriškumą apibūdina inercijos momentas Iz. Jis randamas pagal formulę: Iz =m`R2 Jei kūnui sukantis apie pastovią ašį jo inercijos momentas nesikeičia, tuomet pagrindinis dinamikos dėsnis užrašomas taip: kūno kampinis pagreitis tiesiog proporcingas ją veikiančios jėgos momentui ir atvirkščiai proporcingas kūno inercijos momentui tos pačios ašies atžvilgiu. 3. Aparatūra ir darbo metodas Darbo įrenginį sudaro stovas su vertikalia ašimi, ant kurios užmaunamas plastmasinis diskas ir trijų skirtingo spindulio (R1, R2, R3) skriemulių sistema 1 (1 pav.). 1 pav. Kiekviename jų įstatyti vieną siūlo galą laikantys smaigai. Ant kito, per skridinėlį 2 permesto, siūlo galo kabinamas masės mj pasvarėlis 3. Esant nedideliai trinčiai, i ją nekreipsime dėmesio ir sistemos sukimąsi lems pasvarėlio sunkio jėga F=mjg. Šios jėgos momentas sukimosi ašies atžvilgiu yra: Mzj = mjgR Kampinio greičio, o tuo pačiu ir kampinio pagreičio nustatymui naudojama optinė apkaba 4 ir laiko matavimo blokas 5. Vienoje apkabos šakoje įtaisytas infraraudonosios šviesos spinduolis, kitoje – jos jutiklis. Prie besisukancio disko krašto pritaisyta kampinio pločio = 10° (0,174 rad) neskaidri juostelė 6. Diskui sukantis blokas 5 apskaičiuoja laiką t, per kurį juostelė jutikliui blokavo šviesos signalą. Iš čia sukimosi kampinis greitis: Sistemą veikia pastovi varos jėga, todėl ji sukasi greitėjančiai, t.y. su pastoviu kampiniu pagreičiu. Iš čia, jei per laiką t kampinis greitis pakito nuo iki suvidurkintas šiam intervalui kampinis pagreitis: Siūlą su mažiausiu svareliu užkabiname ant dėstytojo nurodyto skriemulio smaigo. Slankmačiu išmatuojame skriemulio diametrą ir apskaičiuojame jo spindulį R. Pamažu sukdami sistemą svarelį keliame kiek galima aukšciau tol, iki juostelė 6 atsiduria prie pat šviesos spindulio. Spustelėję bloko 5 mygtuką Start kartu leidžiame sistemai suktis. Sistemai sukantis ir paeiliui užsidegus laukų t1, t1-2, t2, t1-3, t3, t4 indikatoriams, sukimąsi ranka sustabdome. Laiko trukmes atskaitome švieslentėje. Ji rodo ryškiausiai šviečiančio indikatoriaus rodomo laiko trukmę. Gautus rezultatus surašome į lentelę. 4. Darbo rezultatai 1 lentelė. R = 2,72 ∙10-2 m mj, kg t1j, s t2j, s t3j, s t4j, s t(1→2)j, s t(1→3)j, s 10,2∙10-3 312∙10-3 69∙10-3 52∙10-3 44∙10-3 3,9 6,0 15,2∙10-3 183∙10-3 51∙10-3 38∙10-3 33∙10-3 2,8 4,3 20,2∙10-3 189∙10-3 43∙10-3 32∙10-3 27∙10-3 2,5 3,7 2 lentelė. R = 2,72 ∙10-2 m mj, kg∙10-3 Mzj, N∙m ω1j, s-1 ω2j, s-1 ω3j, s-1 ω4j, s-1 , s-2 , s-2 ,s-2 , s-2 10,2 2,7∙10-3 0,558 2,52 3,35 3,95 0,503 0,465 0,484 1,06 15,2 4,1∙10-3 0,951 3,41 4,58 5,27 0,878 0,844 0,861 1,58 20,2 5,4∙10-3 0,921 4,05 5,44 6,44 1,25 1,22 1,24 2,11 1 grafikas. 2 grafikas. • 1 Mzj = mjgR Mz1 = 5,2∙10-3∙9,81∙2,73∙10-2 = 0,00139 N∙m ≈ 1,4∙10-3 N∙m s-1 s-1 s-1 s-1 s-2 s-2 = 0,159 s-2 s-2 • 2 Mz2 = 10,2∙10-3∙9,81∙2,73∙10-2 = 0,00273 N∙m ≈ 2,7∙10-3 N∙m s-1 s-1 s-1 s-1 s-2 s-2 = 0,484 s-2 s-2 • 3 Mz3 = 15,2∙10-3∙9,81∙2,73∙10-2 = 0,00407 N∙m ≈ 4,1∙10-3 N∙m s-1 s-1 s-1 s-1 s-2 s-2 = 0,861 s-2 s-2 • 4 Mz4 = 20,2∙10-3∙9,81∙2,73∙10-2 = 0,00540 N∙m ≈ 5,4∙10-3 N∙m s-1 s-1 s-1 s-2 s-2 = 1,24 s-2 s-2 5. Išvados:Atlikus bandymą ir susumavus rezultatus pastebėjome, kad kampinio pagreičio priklausomybė nuo jėgos momento yra tiesioginė. Šį faktą vaizdžiai iliustruoja pirmasis grafikas kuriame parodytas vidutinio kampinio pagreičio, gauto atkiekant bandymą, ir teoriškai apskaičiuoto pagrečio priklausomybės nuo jėgos momento. Šie du grafikai yra lygiagretūs, tačiau nesutampa. Taip galėjo įvykti dėl paklaidų atliekant bandymą. Be to iš antrojo grafiko pastebėjome, kad kampinio greičio priklausomybė nuo laiko yra atvirkštinė, todėl galime daryti išvadą, kad darbas atliktas su paklaida, tačiau sėkmingai nes įrodėme, kad kampinis pagreitis nuo veikiančios jėgos momento priklauso tiesiogiai. 6. Literatūra 1. V.Ilgūnas, K.Bernatonis, L.Augulis, „Mechaninių svyravimų ir molekulinės fizikos laboratoriniai drabai “ , 1988, 56 – 64 psl. 2. A.Tamašauskas „Fizika 1“, 1987, 69 – 75 psl. 3. Priega per interneta www.fizika.ktu.lt

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!