Определение параметров движения твёрдых тел на основе законов сохранения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Кузбасский государственный технический университет

имени Т. Ф. Горбачева»

Кафедра физики

Отчет

по лабораторной работе №4 (К.304.2)

«Определение параметров движения твёрдых тел на основе законов сохранения»

Выполнил ст. группы ССб-201

Латышева А.Е.

Преподаватель Фофанов А.А.

1. Цель работы:

а) определение основных кинематических и динамических характеристик и проверка законов вращательного движения; б) определение момента инерции тела с применением законов сохранения момента импульса и механической энергии.

1. Оборудование:

Экспериментальная установка, стержень, стальной шарик, пластилин, секундомер, масштабная линейка, картонный круг.

3. Описание и схема лабораторной установки:

[pic 1]

Где: [pic 2] – расстояние от магнита до точки удара шарика о стержень; [pic 3] – расстояние от оси вращения до точки соударения со стержнем; ͞[pic 4]– скорость шарика перед ударом; [pic 5]– скорость шарика после удара; [pic 6] – длина стержня; [pic 7] – ширина стержня; Lш – момент импульса шарика перед ударом относительно центра вращения; Lст – момент импульса стержня относительно неподвижной оси сразу после удара; L`ш – момент импульса шарика перед ударом относительно центра вращения

4. Основные расчётные формулы:

а) Момент инерции однородного прямоугольного стрежня для оси, проходящей через центр масс стержня перпендикулярно двум боковым граням:

[pic 8],

где [pic 9] – масса стержня; [pic 10] – длина стержня; [pic 11] – ширина стержня;

б) Скорость шарика перед ударом:

[pic 12],

где [pic 13] – расстояние от магнита до точки удара шарика о стержень, g – ускорение свободного падения груза;

в) Экспериментальное значение момента инерции стержня:

[pic 14],

где m – масса шарика, [pic 15] – начальная угловая скорость  вращения стержня, [pic 16]– скорость шарика перед ударом, [pic 17] – расстояние от оси вращения до точки соударения со стержнем;

г) Угол поворота стержня:

[pic 18],

где N – число оборотов, которое сделает стержень от начала вращения до полной остановки;

д) Начальная угловая скорость вращения стержня:

[pic 19],

где N – число оборотов, которое сделает стержень от начала вращения до полной остановки, t – время вращения стержня;

е) Угловое ускорение стержня, равное:

[pic 20],

где [pic 21] – начальная угловая скорость  вращения стержня, t – время вращения стерня;

ё) Тогда момент сил трения в оси равен:

[pic 22] ,

где J – экспериментальное значение момента инерции стержня;