[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Jacek KonikowskiĆwiczenie nr 4Temat: Wyznaczanie momentu bezwładności wahadła MaxwellaTabela pomiarowa:Cel ćwiczenia:Celem ćwiczenia jest utrwalenie wiadomości o zasadzie zachowania energii mechanicznej z uwzględnieniem energii ruchu obrotowego oraz poznanie jednej z metod doświadczalnych wyznaczania momentu bezwładności.Część teoretyczna:Definicja momentu bezwładności (tw.Steinera):Momentem bezwładności bryły nazywamy sumę iloczynów mas poszczególnych jej elementów i ich kwadratów odległości od osi obrotu.I = m1r1 2 + m2r2 2 +.+ mnrn 2Moment bezwładności ciała względem dowolnej osi jest równy momentowi bezwładności względem osi do niej równoległej i przechodzącej przez środek masy Ixc zwiększonemu o iloczyn masy ciała przez kwadrat odległości „a” między tymi osiami.Ix = Ixc + ma2Zasada zachowania energii mechanicznej:W przypadku ruchu , podczas którego na punkt materialny działa wyłącznie siła ciężkości , a ta z kolei jest równa różnicy energii potencjalnej położenia początkowego i końcowego , a więc zachodzi równość :EkB - EkA = EpA - EpBa stąd wynika, że suma energii kinetycznej i potencjalnej punktu materialnego poruszającego się w polu potencjalnym , nazwana energią mechaniczną ma wartość stałą :EkA + EpA = EkB + EpB = const.Stwierdzenie to wyraża zasadę zachowania energii mechanicznej stanowiącej szczególny przypadek ogólnej zasady zachowania energii.Wyprowadzenie wzoru roboczego:Energia kinetyczna wahadła wynosi :lw ruchu postępowym : 0,5mV 2llw ruchu obrotowym : 0,5I lEnergia potencjalna wynosi więc : V=rmgh = 0,5mV 2 + 0,5I 2 (1)Prędkość opadania krążka :V= gt =Do wzoru (1) wstawiamy wartości V i  oraz obliczamy moment bezwładności II=Schemat przedstawiający ćwiczenie:W punkcie A energia potencjalnakrążka Maxwella wynosi EpA=mgh.Gdy krążek zaczyna się staczać toA energia potencjalna maleje a kinety-czna wzrasta.W dowolnym punkcie Benergia potencjalna wynosi zero, nato-miast kinetyczna Ek=0,5I 2+0,5mV 2hB [ Pobierz całość w formacie PDF ]