Методические указания к лабораторным работам по динамике вращательного движения и законам сохранения. Лантух Ю.Д - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОГУ | Оренбург

Составители: 

Рубрика: 

Итак, если в механической системе действуют силы, зависящие только от
относительного положения её частей, то состояние системы полностью описы-
вается её потенциальной и кинетической энергией. Такие силы называют
кон-
сервативными.
Если внешние силы отсутствуют (замкнутая система), то нет и работы
внешних сил. Поэтому сумма кинетической и потенциальной энергии ( или
полная энергия ) системы сохраняется. Но внутренние силы могут изменять
соотношение между этими энергиями.
а.
тчика.
Если в системе действуют только консервативные силы, то ее полная
механическая энергия остается неизменной. Могут происходить лишь пре-
вращения потенциальной энергии в кинетическую и обратно, но полный
запас энергии системы измениться не может.
Это положение называется за-
коном сохранения энергии в механике.
Кинетическая энергия всегда положительна. Что касается потенциальной
энергии, то выбор её нулевого значения произволен и она может иметь любой
знак. Практически всегда важно знать не саму потенциальную энергию, а её из-
менение в ходе какого-либо механического процесса.
2 Порядок выполнения работы
I. Сравнение работы силы тяжести над грузом и кинетической энергии
вращательного движения стол
На большой шкив стола радиуса R=20 мм намотать нить, включить тор-
моз стола, перекинуть нить через нижний и верхний шкивы стойки и подвесить
на нить наборный груз. Щель диска стола должна находиться в зазоре
фотода
Измерить высоту нижнего края груза над основанием установки. Отпус-
тить тормоз и измерить время одного оборота стола
π
ϕ
2
=
. Для этого кнопка
«:2» должна быть нажата. После этого быстро затормозить стол. Таймер пока-
жет время одного оборота. Определить угловую скорость стола
τ
ϕ
ω
2
= и его
угловое ускорение
2
4
τ
π
β
= . Определить работу силы тяжести над грузом
π
2mg
R
A
= и зная момент инерции стола
β
mgR
I =
кг·м
2
, определить энергию
вращательного движения.
Изменяя начальную высоту груза, радиус шкива, массу груза сравнить
работу сил тяжести над грузом и кинетическую энергию вращательного движе-
ния стола.
Результаты экспериментов представить в виде и заполнить таблицу 1
Работа сил тяжести
π
2mg
R
A
= , Дж :
Угловая скорость
τ
π
βτω
4
== , с
-1
:
21
      Итак, если в механической системе действуют силы, зависящие только от
относительного положения её частей, то состояние системы полностью описы-
вается её потенциальной и кинетической энергией. Такие силы называют кон-
сервативными.
      Если внешние силы отсутствуют (замкнутая система), то нет и работы
внешних сил. Поэтому сумма кинетической и потенциальной энергии ( или
полная энергия ) системы сохраняется. Но внутренние силы могут изменять
соотношение между этими энергиями.
      Если в системе действуют только консервативные силы, то ее полная
механическая энергия остается неизменной. Могут происходить лишь пре-
вращения потенциальной энергии в кинетическую и обратно, но полный
запас энергии системы измениться не может. Это положение называется за-
коном сохранения энергии в механике.
      Кинетическая энергия всегда положительна. Что касается потенциальной
энергии, то выбор её нулевого значения произволен и она может иметь любой
знак. Практически всегда важно знать не саму потенциальную энергию, а её из-
менение в ходе какого-либо механического процесса.

           2 Порядок выполнения работы

I.    Сравнение работы силы тяжести над грузом и кинетической энергии
вращательного движения стола.
      На большой шкив стола радиуса R=20 мм намотать нить, включить тор-
моз стола, перекинуть нить через нижний и верхний шкивы стойки и подвесить
на нить наборный груз. Щель диска стола должна находиться в зазоре
фотодатчика.
      Измерить высоту нижнего края груза над основанием установки. Отпус-
тить тормоз и измерить время одного оборота стола ϕ = 2π . Для этого кнопка
«:2» должна быть нажата. После этого быстро затормозить стол. Таймер пока-
                                                                   2ϕ
жет время одного оборота. Определить угловую скорость стола ω =       и его
                                                                   τ
                        4π
угловое ускорение β =        . Определить работу силы тяжести над грузом
                        τ2
                                             mgR
A = mgR 2π и зная момент инерции стола I =         кг·м2, определить энергию
                                              β
вращательного движения.
      Изменяя начальную высоту груза, радиус шкива, массу груза сравнить
работу сил тяжести над грузом и кинетическую энергию вращательного движе-
ния стола.
      Результаты экспериментов представить в виде и заполнить таблицу 1
      Работа сил тяжести A = mgR 2π , Дж :
                                4π -1
      Угловая скорость ω = βτ =    ,с :
                                 τ

                                                                         21

Страницы