Составители:
Рубрика:
3
Лабораторная работа № 9
Определение момента инерции твердого тела
Приборы и принадлежности: маятник Обербека, источник
питания, передвижное устройство со шкалой и площадкой,
электросекундомер, панель управления.
Теория
Для характеристики инерционности тела совершающего
вращательное движение, вводится физическая скалярная
величина момент инерции тела.
Любое абсолютно твердое тело можно представить как
систему материальных точек с массами m
1
,m
2
,..., располо-
женных на фиксированных расстояниях r
1
, r
2
, ... от оси
вращения. Каждая материальная точка обладает моментом
инерции, определяющимся по формуле:
Jmr
iii
=
2
, (1)
Момент инерции вращающегося тела равен сумме момен-
тов инерции материальных точек:
Jmr
i
i
n
ii
=
=
∑
1
2
, (2)
При разбиении тела на бесконечно малые массы момент
инерции тела вычисляется через интеграл:
Jrdm=
∫
2
, (3)
Пределы интегрирования, а, следоват0ельно, в конечном
счете и момент инерции тела, определяются формой, раз-
мерами тела, распределением массы по объему относи-
тельно оси вращения - при изменении этих параметров
изменяется и его момент инерции.
Рис. 1
4
Для тел правильной геометрической формы вычисление
момента инерции по формуле (3) не представляет большой
трудности, а момент инерции тел неправильной формы от-
носительно оси, проходящей через центр масс, определяет-
ся опытным путем.
Один из таких методов состоит в том, что на ось надевают
шкив и изучают динамику вращения тела. В данной работе
изучается вращение системы, которая называется маятник
Обербека и определяется момент инерции этой системы.
Прибор (рис.1) представляет собой крестовину, состоящую
из четырех стержней А, прикрепленных к втулке В. Втулка
насажена на ось, концы которой вставлены в подшипники
С, укрепленные на стойке. Грузы D могут перемещаться
Лабораторная работа № 9 Для тел правильной геометрической формы вычисление Определение момента инерции твердого тела момента инерции по формуле (3) не представляет большой трудности, а момент инерции тел неправильной формы от- Приборы и принадлежности: маятник Обербека, источник носительно оси, проходящей через центр масс, определяет- питания, передвижное устройство со шкалой и площадкой, ся опытным путем. электросекундомер, панель управления. Один из таких методов состоит в том, что на ось надевают Теория шкив и изучают динамику вращения тела. В данной работе Для характеристики инерционности тела совершающего изучается вращение системы, которая называется маятник вращательное движение, вводится физическая скалярная Обербека и определяется момент инерции этой системы. величина момент инерции тела. Любое абсолютно твердое тело можно представить как систему материальных точек с массами m1,m2,..., располо- женных на фиксированных расстояниях r1, r2, ... от оси вращения. Каждая материальная точка обладает моментом инерции, определяющимся по формуле: J i = mi ri 2 , (1) Момент инерции вращающегося тела равен сумме момен- тов инерции материальных точек: n Ji = ∑ i =1 mi ri 2 , (2) При разбиении тела на бесконечно малые массы момент инерции тела вычисляется через интеграл: ∫ J = r 2 dm , (3) Пределы интегрирования, а, следоват0ельно, в конечном счете и момент инерции тела, определяются формой, раз- мерами тела, распределением массы по объему относи- Прибор (рис.1) представляет Рис.собой 1 крестовину, состоящую тельно оси вращения - при изменении этих параметров из четырех стержней А, прикрепленных к втулке В. Втулка изменяется и его момент инерции. насажена на ось, концы которой вставлены в подшипники С, укрепленные на стойке. Грузы D могут перемещаться 3 4