Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Механика КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
просмотров - 435

Изучение закона сохранения энергии на примере маятника Максвелла

Цель работы:изучить закон сохранения энергии

Оборудование:

1. Маятник Максвелла;

2. Линœейка;

3. Секундомер;

4. Штангенциркуль.

Маятник Максвелла представляет собой маховик с радиусом R на оси радиуса r (см. рис. 1).

       
   
 
 
Рис. 1. Схема маятника Максвелла

На эту ось с двух сторон наматываются нити, в результате чего маховик поднимается на высоту h. При освобождении маховик движется вниз и раскручивается под действием момента͵ создаваемого силами натяжения нитей

Линœейное ускорение , направленное вниз, маятник приобретает под действием разности сил натяжения нитей и силы тяжести. Найдем это ускорение, пренебрегая силами сопротивления. Из следствия из второго закона Ньютона: ma = mg – T; согласно основному уравнению динамики вращательного движения: (*) . Учитывая, что момент инœерции маховика: ( моментом инœерции оси можно пренебречь, моментом инœерции тела относительно оси принято называть сумма произведений масс всœех материальных точек тела на квадраты их расстояний до оси), и выразив угловое ускорение через линœейное: , уравнение (*) можно представить в скалярном виде: , тогда решая полученную систему уравнений:

Можно получить:

По закону сохранения и превращения энергии (в замкнутой системе энергия может переходить из одних видов в другие и предаваться от одного тела другому, но ее общее количество остается неизменнной), если маятник Максвелла спустится с высоты h, то часть его потенциальной энергии mgh перейдет в кинœетическую энергию поступательного движения и кинœетическую энергию вращательного движения , а часть пойдет на совершение работы А против сил сопротивления:

(1)

Выразив угловую скорость маховика через линœейную получим из (1):

(2)

При равноускоренном движении без начальной скорости

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, измерив время спуска маятника Максвелла, можно найти его линœейную скорость в нижней точке υ и, используя (2), определить работу сил сопротивления. Зная А, можно рассчитать момент сил сопротивления (моментом сил принято называть по формуле:

(3)


Читайте также


  • - Краткая теория

    МАЯТНИК ОБЕРБЕКА Лабораторная работа № 4 Цель работы – изучение основного закона динамики вращательного движения, определение момента инерции системы грузов. Приборы и принадлежности: лабораторный модуль ЛКМ-3 со стойкой и блоком, стержень с отверстиями, два... [читать подробенее]


  • - Краткая теория

    ФИЗИЧЕСКИЙ МАЯТНИК Лабораторная работа № 5 Цель работы – изучение физического маятника, определение ускорения свободного падения. Приборы и принадлежности: лабораторный модуль ЛКМ-3 со стойкой и блоком, стержень с отверстиями, измерительная система ИСМ-1... [читать подробенее]


  • - Краткая теория

    ФИЗИЧЕСКИЙ МАЯТНИК Лабораторная работа № 5 Цель работы – изучение физического маятника, определение ускорения свободного падения. Приборы и принадлежности: лабораторный модуль ЛКМ-3 со стойкой и блоком, стержень с отверстиями, измерительная система ИСМ-1... [читать подробенее]


  • - Краткая теория

    Жидкостью называется тело, обладающее свойством текучести, то есть способное сколь угодно сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил, но в отличие от газа, весьма мало меняющее свою плотность при изменении давления. Жидкости с точки зрения... [читать подробенее]


  • - Краткая теория

    Жидкостью называется тело, обладающее свойством текучести, то есть способное сколь угодно сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил, но в отличие от газа, весьма мало меняющее свою плотность при изменении давления. Жидкости с точки зрения... [читать подробенее]


  • - КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

    Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний Лабораторная работа № 1-5 Цель работы: определить моменты инерции тел правильной формы и их прочностных характеристик, с использованием крутильных колебаний. Оборудование: 1. Устройство для получения... [читать подробенее]


  • - КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

    Определение ускорения свободного падения Лабораторная работа № 1-2 Цель работы:исследование колебательного движения математического маятника, расчет ускорения свободного падения. Оборудование: 1. Математический маятник переменной длины; 2. Секундомер; 3.... [читать подробенее]


  • - КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

    Изучение закона сохранения энергии на примере маятника Максвелла Цель работы:изучить закон сохранения энергии Оборудование: 1. Маятник Максвелла; 2. Линейка; 3. Секундомер; 4. Штангенциркуль. Маятник Максвелла представляет собой маховик с радиусом R на оси радиуса r... [читать подробенее]


  • - Краткая теория

    Одной из задач данной работы является определение силы трения между двумя поверхностями - плоскости и скользящего по ней тела. Силы трения появляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга. Трение между поверхностями двух твердых тел... [читать подробенее]


  • - КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

    Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва пластины Лабораторная работа № 1-7 Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости методом отрыва пластины от ее поверхности. Оборудование: 1. Штатив; ... [читать подробенее]