Список заданий

Задание 1: Экспериментально определить скорость установившегося движения шарика в глицерине и число Рейнольдса. Необходимые для расчета данные взять из справочной литературы или определить экспериментально.

Задание 2: Используя результаты работы записать зависимость V(t), Y(t), a(t).

Вопросы для зачета

1. Понятие пограничного слоя. Чем определяется толщина пограничного слоя?

2. Какое движение называют ламинарным, турбулентным?

3. Какие силы действуют на тело, движущееся в вязкой среде?

4. Каковы причины появления сил сопротивления давления и сопротивления трения?

5. Каков физический смысл и размерность коэффициента вязкости

6. Физический смысл числа Рейнольдса.

7. Напишите уравнение движения тела. Каков характер движения тела на отдельных участках?

8. Качественные графики зависимости скорости и ускорения тела, па­дающего в вязкой среде, от времени.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

«ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МО­МЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ».

Цель работы: познакомиться с экспериментальными методами оп­ределения моментов инерции твердых тел, проверка теоремы Штейнера-Гюйгенса.

Литература:

1. Архангельский М.М. Курс физики. Механика. - М.: Просвещение, 1975 сс. 169-193.

2. Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.: 1971 сс. 403-409.

Вопросы для допуска к работе:

1. Что называется моментом инерции твердого тела?

2. Сформулировать теорему Штейнера - Гюйгенса.

3. Крутильные колебания. Период крутильных колебаний.

4. В чем состоит идея определения момента инерции тела относительным методом при использовании крутильного маятника?

5. В чем состоит идея определения момента инерции тела с помощью трифилярного повеса?

Краткая теория вопроса:

Экспериментально момент инерции тела можно определить различными методами. Чаще всего для его определения используют крутильные маятники. Это связано с тем, что период колебаний кру­тильного маятника зависит от момента инерции и определяется вы­ражением

[1]

где «c» - коэффициент, зависящий от параметров установки, «J» -момент инерции относительно оси, совпадающей с центром масс те­ла.

В общем случае крутильный маятник представляет собой твердое тело, подвешенное на упругом подвесе. Из формулы перио­да крутильных колебаний следует, что для определения момента инерции тела, необходимо знать период и постоянную «с».

[2]

Если постоянная крутильного маятника неизвестна, то при опреде­лении момента инерции ее можно исключить. Это можно сделать двумя способами:

а) измеряют периоды крутильных колебаний двух тел, подвешенных на один и тот же подвес. При этом момент инерции одного из тел известен. При этом момент инерции тела вычис­ляют по формуле:

[3]

Для определения моментов инерции тел экспериментальными методами можно воспользоваться также трифилярным подвесом. Трифилярный подвес представляет собой круглую платформу, под­вешенную на трех симметрично расположенных нитях, укреплен­ных у краев платформы. Наверху эти нити также симметрично при­креплены к диску меньшего диаметра, чем диаметр платформы. Платформа может совершать крутильные колебания вокруг верти­кальной оси, перпендикулярной к ее плоскости и проходящей через ее центр. Период колебания определяется равенством:

[4]

где «J₀» - момент инерции платформы, «L» - длина нитей трифилярного подвеса, «R»- радиус платформы,«r» - радиус верхнего дис­ка, «m» - масса платформы.

Используя свойство аддитивности момента инерции с помо­щью трифилярного подвеса можно найти момент инерции любого тела, в том числе и тела неправильной геометрической формы. Трифилярный подвес позволяет также экспериментально проверить теорему Штейнера-Гюйгенса.