Анализ результатов экспериментов и подведение их итогов.

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Контрольные вопросы.

1. Законы Ньютона и границы их применимости.

2. Вектор углового перемещения, угловая скорость, угловое ускорение.

3. Связь угловых и линейных величин.

4. Равноускоренное вращательное движение. Получить формулу(4).

5. Момент силы. Момент инерции.

6. Основной закон динамики вращательного движения.

7. Порядок выполнения работы.

7.1.Как измеряется угол поворота блока? Как измеряется угловое ускорение?

7.2.Как измерить момент сил, действующих на блок? Получить формулу (6)

7.3. Как компенсировать момент сил трения?

8. Провести аналогию поступательного и вращательного движения.

Лабораторная работа №5.

Изучение затухающих крутильных колебаний спирального маятника

Цель работы: 1. Изучить затухающие крутильные колебания спирального маятника, определить закон убывания его амплитуды. 2. Измерить основные характеристики маятника: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность.

Приборы и принадлежности: маятник со спиральной пружиной, секундомер.

Краткое теоретическое введение.

В настоящей работе изучаются свободные угловые колебания спирального

маятника, который схематически изображен на рис.6.1.

Маятник движется под действием момента сил упругости спиральной

пружины М=-, где - коэффициент жесткости, и под действием момента

сил трения , гдеr- коэффициент трения и- угловая скорость.

Согласно основному закону динамики вращательного движения имеем

, (1)

где I- момент инерции маятника и - его угловое ускорение. Обозначив

, , (2)

уравнение (1) можно представить в виде

, (3)

где - собственная циклическая частота и-коэффициент затухания.

Общее решение этого дифференциального уравнения в случае малого трения, т.е. когда _,имеет вид:

, (4)

где , аи- начальная амплитуда и начальная фаза колебаний. График зависимости от времени угла смещенияпредставлен на рис. 6.1.

Из (4) следует, что амплитуда затухающих колебаний

. (5)

Для характеристики колебательной системы вводят физические величины:

1.Декремент затухания , равный отношению двух соседних амплитуд, т.е. . (6)

2. Логарифмический декремент затухания

(7)

3.Время релаксации - время в течение которого амплитуда колебаний уменьшается в e 2, 72 раз. Из (5) при имеем

=> => (8)

• За время система успевает совершить N_e= колебаний. Из (7) и (8) имеем

N_e= = 1/=> (9)

4. Добротность колебательной системы

. (10)

где E – полный запас энергии колебательной системы, - энергия, теряемая за время одного колебания. При малом трении добротность (11)