Лабораторна робота №4

Вимірювання періоду обертання, обертової частоти та швидкості руху тіла по колу


Теоретичні відомості та практичні поради


Рівномірний рух матеріальної точки по колу – це такий криволінійний рух, при якому точка, рухаючись коловою траєкторією, за рівні інтервали часу проходить однаковий шлях.

Період обертання – це фізична величина, яка дорівнює часу, за який матеріальна точка, що рівномірно рухається по колу, здійснює один оберт.

Період обертання позначають символом \(T\). Одиниця періоду обертання в \(Cl\) – секунда: \([T] = c \).

Щоб визначити період обертання \(T\), слід підрахувати кількість обертів \(N\), здійснених за інтервал часу \(t\), і скористатись формулою: \(T = \frac{t}{N}\)

Обертова частота – це фізична величина, яка дорівнює кількості обертів за одиницю часу. Обертову частоту позначають символом \(n\) і визначають за формулою: \(n = \frac{N}{t}\), де \(t\) - час обертання, \(N\) - кількість обертів здійснених за цей час.

Одиниця обертової частоти \(n\) в \(Cl\) – оберт за секунду: \([n] = \frac{об}{с} = \frac{1}{с}\)

Швидкість будь-якого рівномірного руху тіла розраховується за формулою: $$v = \frac{l}{t}.$$

Якщо тіло рівномірно рухається по колу, то за час, що дорівнює періоду \((t = T)\), тіло робить один повний оберт, тобто долає шлях, який дорівнює довжині кола. Довжину кола \(l\) можна визначити за формулою \(l = 2 \pi R\), де \(\pi=3,14\); \(R\) – радіус кола.

Визначивши шлях і час, за який цю відстань пройдено, отримуємо формулу для розрахунку швидкості рівномірного руху тіла по колу: $$ v=\frac{l}{v}; \quad v = \frac{2 \pi R}{T} $$

Тема. Вимірювання періоду обертання та обертової частоти.

Мета: виміряти період обертання, обертову частоту та швидкість тіла під час його рівномірного руху по колу.

Обладнання: диск з нанесеними контурами кіл різного діаметра, кулька на нитці, секундомір, лінійка.


Малюнок 1


Виконання роботи


Результати вимірювань одразу записую до таблиці:

Таблиця 1

Час руху \(t, с\) Кількість обертів \(N\) Період обертання \(T, с\) Обертова частота \(n, об/с\) Швидкість руху \(v, м/с\)

1. Закріплюю стержень у муфті штатива. Розміщую на столі диск з нанесеними контурами кіл (див. мал.).

2. Підвішую кульку на нитці так, щоб вона розмістилась над центром диска на висоті 2–3 мм від його площини.

3. Беру нитку у місці кріплення до стержня та розкручую її так, щоб кулька рухалась по контуру одного з нанесених кіл. Намагаюсь не змінювати швидкість кульки

4. Вимірюю час \(t_1\), за який тіло здійснює \(N_1 = 10\) обертів: \(t_1 = \FormInput{name} с \).

5. Повторюю дослід, змушуючи кульку рухатись по колу меншого або більшого радіуса.

6. Вимірюю час \(t_2\), за який тіло здійснює \(N_2 = 10\) обертів: \(t_2 = \FormInput{name} с \).

7. Визначаю період обертання та обертову частоту тіла (кульки) для кожного з випадків: $$ T_1 = \frac{t_1}{N_1}; \quad T_1 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \ с; \qquad n_1 = \frac{N_1}{t_1}; \quad n_1 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \ \frac{1}{с}; $$ $$ T_2 = \frac{t_2}{N_2}; \quad T_2 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \ с; \qquad n_2 = \frac{N_2}{t_2}; \quad n_2 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \ \frac{1}{с}; $$




8. Вимірюю радіус кожного з кіл: \(R_1 = \FormInput{name} м; R_2 = \FormInput{name} м\);

9. Обчислюю швидкості рівномірного руху кульки по колах: $$ v_1 = \frac{2 \pi R_1}{T_1}; \quad v_1 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \frac{м}{с} $$ $$ v_2 = \frac{2 \pi R_2}{T_2}; \quad v_2 = \frac{\FormInput{name}}{\FormInput{name}} = \FormInput{name} \frac{м}{с} $$




10. Записую результати вимірювання періоду обертання тіла у вигляді: \(T = T_{обчисл.} ± \Delta T\). Вважаю, \(\Delta t = 0,2 с\), а \(\Delta T < \Delta t\) у стільки разів, скільки обертів виконало тіло:




11. Аналізую експеримент та його результати:




Для нотаток




Робота #4 (Механіка)
Роботу виконував: test (guest@guest.uaa)

Select a photo of the experiment