Описание лабораторной установки. Лабораторный комплекс «Механика» выполнен в виде панели 1 (рис

Лабораторный комплекс «Механика» выполнен в виде панели 1 (рис. 5.1), на которой размещены универсальная вращающаяся подвеска 2 для укрепления на ней сменных модулей и таймер 3.

Вращающаяся подвеска представляет собой вал, имеющий форму конусной втулки 4, со шкивом 5 на подшипниках. В данной работе на конусную втулку надевается маховое колесо. Комплекс оснащен схемой автоматической регистрации измеряемых параметров (числа колебаний и времени колебаний). Время фиксируется электронным секундомером, измеряемые параметры вносятся в память программируемого микрокалькулятора МК-56 и высвечиваются на его табло. Для автоматического запуска таймера и счетчика числа импульсов (колебаний) в корпус вала вмонтирован магнит, а на неподвижной панели укреплен магнитоуправляемый контакт.

Работа может выполняться и в ручном режиме (без МК-56).

Маховое колесо состоит из четырех взаимно перпендикулярных стержней 1, закрепленных на втулке 2 (рис. 5.2). На стержнях могут помещаться грузы одинаковой массы 3 (по одному на каждом стержне). Положение стержней дополнительно фиксируется ободом 4. К шкиву, закрепленному сносно с втулкой 2, привязана нить, переброшенная через легко вращающийся невесомый ролик 6. К другому концу нити привязан груз 5. Под действием силы тяжести, действующей на груз 5, нить разматывается и приводит во вращательное движение маховое колесо.

3.2. Методика измерений и расчёта

Рассмотрим систему тел, состоящую из махового колеса 1, укрепленного на валу 2, и груза 3 массой m, закреплённого на нити, другой конец которой наматывается на вал радиуса (рис. 5.2).

Для описания поступательного движения груза выбираем ось , направленную вертикально вверх (рис. 5.2). Перед началом измерений нить полностью раскручена, нижнее основание груза находится на уровне, соответствующем координате . Потенциальная энергия маховика с валом остаётся неизменной во всё время эксперимента и, поэтому ее не учитываем.

Нить наматывается на вал до тех пор, пока нижнее основание груза не поднимется до уровня, соответствующего координате . Механическая энергия груза в этом состоянии (начальная скорость ) равна его потенциальной энергии , тогда механическая энергия рассматриваемой системы тел равна

. (5.1)

Предоставим грузу возможность опускаться под действием силы тяжести. Тогда потенциальная энергия груза будет переходить в кинетическую энергию поступательного движения груза и кинетическую энергию вращательного движения махового колеса с валом. Через время нить полностью разматывается, нижнее основание груза достигает координаты , скорость груза и угловая скорость махового колеса с валом принимают при этом свои максимальные значения

; (5.2)

. (5.3)

В точке с координатой груз на мгновение останавливается, а маховое колесо продолжает вращаться в ту же сторону по инерции. Это приводит к перебросу нити на валу, и груз начинает подниматься вверх. При движении груза вверх маховое колесо вращается замедленно, и через время после переброса нити маховое колесо и груз останавливаются. Нижнее основание груза при этом имеет координату , а механическая энергия системы тогда равна

. (5.4)

3.3. Подготовка лабораторного стенда к работе. Порядок работы с таймером СУРА–2

3.3.1. Перед включением таймера в сеть выключатель питания 6 (рис. 5.1) должен находиться в нижнем положении, переключатель режимов 7 – в положении «».

3.3.2. Подключив лабораторный комплекс к сети, установите переключатель 6 в положение «».

3.3.3. Для приведения таймера в исходное состояние нажмите первые три клавиши выдержки, затем клавишу «» и четвертую клавишу выдержки. На табло высветятся четыре произвольно набранные Вами цифры, например, 345,6. При таком наборе время измеряется с точностью до десятых долей секунды. Перенесение запятой влево повышает точность измерений на порядок.

3.3.4. При запуске таймера с 345,6, отсчет времени начинается после нажатия клавиши «пуск». При этом на индикаторе 8 идет отсчет времени в обратном счете. При нажатии клавиши «стоп» счет времени прекращается. Пусть новое показание на табло будет 324,1. Тогда искомое время равно

(с).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: