Практикум по курсу общей физики по специальностям "География", "Природопользование", "Геоэкология". Миловидова С.Д - 24 стр.

UptoLike

Рубрика: 

24
т.е. угловое ускорение, с которым вращается тело, прямо
пропорционально моменту сил, действующих на тело и обратно
пропорционально моменту инерции тела . Этот закон аналогичен
основному закону динамики для поступательного движения (второму
закону Ньютона ):
m
F
a =
. При вращении тела аналогично понятию
импульса тела (
vmp =
) для поступательного движения вводят понятие
момента импульса тела
L
, который равен ω
J
L
= (11).
При вращательном движении действует закон сохранения момента
импульса :
constJ
n
i
ii
=
= 1
ω
(12),
где
i
J
и
i
ω
- моменты инерции и угловые скорости тел, составляющих
изолированную систему. Он гласит:
в изолированной системе (т.е. момент внешних сил
0=M
)
сумма моментов импульса всех тел есть величина постоянная.
Для изолированной системы , состоящей из одного вращающегося
тела , закон сохранения (12) запишется в виде:
constI = ω
(13).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ
ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА
Приборы и принадлежности: трифилярный подвес, секундомер , набор
тел.
Описание установки и метода определения
момента инерции тел
Трифилярный подвес (рис. 6) состоит из круглой
платформы с радиусом
R
, подвешенной на трех
симметрично расположенных нерастяжимых нитях
длинной
l
. Наверху эти нити также симметрично
прикреплены к диску с несколько меньшим радиусом
r
. Шнур позволяет сообщать платформе крутильные
колебания вокруг вертикальной оси OO
,
перпендикулярной к ее плоскости и проходящей через
середину . При повороте в одном направлении на
некоторый угол платформа поднимается на высоту h и
изменение ее потенциальной энергии будет равно
mgh
п
W =
, где
- масса платформы ,
g
- ускорение
свободного падения. При возвращении платформы в положение
равновесия ее кинетическая энергия будет равна
2
2
1
ωJ
K
W =
, где J - момент
инерции платформы относительно оси 00,
ω
- угловая скорость
l
О
R
О
`
r
Рис.6
                                           24
  т.е. у гловое у ск орение, с к оторы м вра щ а ется тело,            прямо
пропорциона льно моменту сил, действу ю щ их на тело и обра тно
пропорциона льно моменту инерции тела . Этот з           а к он а на логичен
основному з   а к ону дина мик и для посту па тельного движ ения (второму
                           F
а к ону Н ью тона ): a =
з                            . П ри вра щ ении тела а на логично понятию
                           m
импу льса тела ( p = mv ) для посту па тельного движ ения вводят понятие
момента импу льса тела L , к оторы й ра вен                  L = J ω (11).
     П ри вра щ а тельном движ ении действу ет з
                                               а к он сохра нения момента
                           n
импу льса :               ∑ J i ωi   = const          (12),
                         i =1
  где J i и ω i - моменты инерции и у гловы е ск орости тел, составляю щ их
из
 олирова нну ю систему . О нгла сит:
            в изо л иро ва нно й сист е ме (т .е. мо ме нт внеш них сил M = 0 )
           сумма мо ме нт о в импул ьса все хт е л е ст ь ве л ичина по ст о янна я.
       Д ля из  олирова нной системы , состоящ ей изодного вра щ а ю щ егося
тела , з
       а к онсохра нения(12) з     а пиш етсяввиде:
                                     I ω = const                              (13).

        О П Р Е ДЕ Л Е Н И Е М О М Е Н ТА И Н Е Р Ц И И ТЕ Л С П О М О Щ Ь Ю
                          ТР И Ф И Л ЯР Н О ГО П О ДВ Е С А
  П риборы и прина длеж ности: трифилярны й подвес, сек у ндомер, на бор
тел.
                              Описаниеустанов ки и метода определения
     О `                                 момента инерц ии тел
                              Т рифилярны й подвес (рис. 6) состоит изк ру глой
   r                   пла тформы с ра диу сом R , подвеш енной на трех
                       симметрично ра сполож енны х нера стяж имы х нитях
                   длинной l . Н а верху эти нити та к ж е симметрично
             l     прик реплены к диск у с неск ольк о меньш им ра диу сом
                    r . Ш ну р позволяет сообщ а ть пла тформе к ру тильны е
                   к олеба ния     вок ру г   вертик а льной    оси     OO ′ ,
                   перпендик у лярной к ее плоск ости и проходящ ей через
                   середину . П ри повороте в одном на пра влении на
      О     R      нек оторы й у гол платформа поднима ется на вы соту h и
                   из менение ее потенциа льной энергии бу дет ра вно
      Рис.6
                   Wп = mgh , где m - ма сса пла тформы , g - у ск орение
свободного па дения. П ри воз       вра щ ении пла тформы в полож ение
ра вновесияее к инетическ а яэнергиябу детра вна W = 1 Jω 2 , где J - момент
                                                        K     2
инерции пла тформы        относительно оси 00,        ω       - у глова я ск орость