Механика. Электричество (стр. 5 )

Отрезок , отсекаемый прямой на оси , является моментом силы натяжения, при котором = 0, т. е. моментом силы натяжения, при котором маятник начинает вращаться. Поэтому согласно уравнению (2.4)

(2.6)

(Из (2.4) следует, что при маятник должен вращаться с угловым

ускорением т. е. в обратную сторону, но этого не будет, т. к.

сила сопротивления и возникают только при действии , причем при момент сил сопротивления = ).

Таким образом, график зависимости от позволяет определить момент инерции маятника J при выбранном расстоянии грузов 5 до оси вращения (2.5) и момент сил сопротивления (2.6).

2.2.2. Порядок выполнения упражнения 1

1) Освободив грузы 5 на стержнях с помощью винтов, установить их на рекомендованном расстоянии от оси вращения.

2) Включить вилку шнура секундомера в розетку.

3) Установить дополнительный груз на подвешиваемый груз с массой (масса груза 8 будет равна ) и подвесить их к свободному концу нити.

4) Перевести в положение «-» выключатель на задней панели секундомера; при этом секундомер должен показывать «00.0».

5) Вращая маятник руками, намотать нить на один из шкивов и поднять груз на рекомендованную высоту .

6) Нажав красную кнопку электромагнита, зафиксировать груз в поднятом положении.

7) По линейке 10 измерить высоту и записать в таблицу 2.1.

8) Нажав кнопку «пуск», включить секундомер.

9) Дождаться, когда груз 7 ударится об столик установки и закончится счет времени.

10) Показание секундомера – время падения груза – записать в табл. 2.1.

11) Выключить секундомер, поставив в положение «0» выключатель на задней панели секундомера.

12) При тех же , и выполнить пункты 4) …11) еще два раза (измерить время еще два раза).

13) Установив на подвешиваемый груз по очереди два других дополнительных груза , выполнить пункты 4) … 12) при тех же и .

14) Наматывая нить на другой шкив, выполнить пункты 4) … 13).

14

15) Вынуть вилку шнура секундомера из розетки.

2.2.3. Задания к упражнению 1.

(результаты вычислений внести в таблицы 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3)

1) Вычислить массы грузов 8.

2) Вычислить среднее значение времени падения груза при всех массах груза и диаметрах шкивов :

3) Учитывая, что падение груза и вращение маятника равноускоренное, выразить через высоту падения и время падения груза и вычислить при одном из значений величин , , , :

а) ускорение падения груза , используя формулу пути при равноускоренном прямолинейном движении;

б) скорость груза в конце падения , используя формулу скорости при равноускоренном прямолинейном движении;

в) угловую скорость вращения маятника , используя связь с и принимая, что нить намотана на шкив плотно и проскальзывания нити по шкиву нет и линейная скорость точек цилиндрической поверхности обода шкива равна скорости движения груза;

г) угловое ускорение маятника при падении груза, используя связь с тангенциальным ускорением и предполагая, что проскальзывание нити по шкиву и

растяжение нити отсутствуют и тангенциальное ускорение точек обода шкива равно ускорению падения груза;

д) угол поворота маятника за время падения груза;

е) число оборотов маятника за время падения груза.

4) Используя формулу второго закона Ньютона, пренебрегая массой нити и действующими на груз силой сопротивления воздуха и силой Архимеда, получить выражение силы натяжения нити через измеренные величины и и заданную массу груза :

5) Вычислить силу натяжения для выбранных в задании 3 значений , , .

6) Пренебрегая массой нити и массой блока 7 и силой сопротивления, действующей на блок, принимая, что нить действует на шкив с силой, по величине равной , и, используя выражение момента силы через плечо силы, получить выражение момента силы натяжения через , , , :