Xác định momen quán tính của trục đặc và lực ma sát trong ổ trục quay | Tài liệu môn thí nghiệm vật lý 1 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
3.2. Mô tả thiết bị thí nghiệm và phương pháp xác định mô-men quán tính của bánh xe và lực ma sát của ổ trục. • Mô tả dụng cụ đo:- Về dụng cụ đo: (được mô tả bằng hình vẽ dưới) Nhìn chung các bạn chỉ cần để ý đến vài bộ phận chính như quả nặng, bánh đà, trục bánh đà, thước đo để xác định vị trí quả nặng. 4 nút trên cùng mỗi nút có một chức năng riêng. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)
Trường:
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
BÀI 3: XÁC ĐỊNH MOMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY 3. CÂU HỎI KIỂM TRA
3.1 Phát biểu và viết phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố
định. Nêu ý nghĩa của momen quán tính vả đơn vị của nó.
-Phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn: Chú thích: M: mô men lực. I: mô men quán tính. β; gia tốc góc.
- Mô-men quán tính là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật trong chuyển động
quay quanh một trục xác định. Đơn vị đo là kgm2 .
3.2. Mô tả thiết bị thí nghiệm và phương pháp xác định mô-men quán tính của bánh xe và lực ma sát của ổ trục. • Mô tả dụng cụ đo:
- Về dụng cụ đo: (được mô tả bằng hình vẽ dưới) Nhìn chung các bạn chỉ cần để ý đến vài bộ phận
chính như quả nặng, bánh đà, trục bánh đà, thước đo để xác định vị trí quả nặng. 4 nút trên cùng
mỗi nút có một chức năng riêng. Nút F: nút phanh.
Nút 1: Mở phanh đồng thời đóng mạch đồng hồ đếm
chúng ta sẽ thấy sau khi bấm nút 1 đồng hồ sẽ nhảy liên tục.
Nút 2: Khóa mạch tế bào quang điện (cảm biến QĐ) có tác dụng làm đồng hồ ngừng đếm khi bị che bởi quả nặng.
Nút 3: Thả phanh nhưng không khóa mạch đồng đồ đếm
dùng để điều chỉnh vị trí quả nặng lúc ban đầu
- Cảm biến QĐ có thể dịch chuyển • Phương pháp đo:
B1: Lắp ráp và điều chỉnh thiết bị: cắm dây nối hộp H với ổ A của đồng hồ, cổng quang điện nối
với ổ B của máy. Ta cắm điện, chuyển MODE sang vị trí A ↔ B và gạt thang đo sang chế độ 9,999.
Kiểm tra vị trí thấp nhất B, cân chỉnh lại thiết bị cho cân bằng nếu cần và thử đồng hồ bằng cách
nâng lên và hạ xuống quả nặng tại B
B2: Quay bánh xe để đưa vật lên độ cao h1, phanh lại và tính giá trị h1 = ZA −ZB. Ấn RESET trên
máy đo thời gian, bấm nút 1 để máy bắt đầu đếm và 2 để đóng mạch cho cổng quang điện. Ghi lại
giá trị trên đồng hồ và quan sát độ cao h2 = ZC −ZB mà vật đạt được sau khi đổi hướng chuyển động.
B3: . Dùng thước kẹp đo 5 lần đường kính d, cân quả nặng m bằng cân thí nghiệm.
3.3 Khi tiến hành phép đo, tại sao phải quấn sợi dây treo quả nặng m trên trục quay của bánh
xe thành một lớp xít nhau? Nếu quấn sợi dây thành nhiều vòng chồng chéo lên nhau có được không?
Việc không thực hiện quấn các vòng dây xít nhau sẽ khiến cho đường kính vòng dây bị tăng lên,
tạo ra sai số trong d (trường hợp các vòng dây cách xa nhau thì phương của lực căng còn thay đổi
trong tiến trình thí nghiệm, do đó mà năng lượng chuyển hóa một phần thành dao động của vật m).
Mặt khác, mô-men quán tính của bánh xe phụ thuộc vào đường kính trục, kết quả là quá trình
nhả dây sẽ dẫn đến những số liệu đo được không được chính xác. Vì vậy, ta không thể quấn nhiều
vòng chồng chéo lên nhau mà phải quấn dây xít vào nhau.
3.4. Vì sao có thể xem quá trình tương tác giữa quả nặng và dây treo làm đổi chiều vận tốc
quả nặng tại vị trí thấp nhất B như là quá trình va chạm đàn hồi? Vận dụng các kiến thức vật
lý đã biết để mô tả và giải thích diễn biến của quá trình trên như thế nào?
Chú thích: Dấu “~” là dấu vecto :D, tại t lười gõ nên ghi vậy cho nhanh :v.
Một quá trình va chạm đàn hồi có sự thay đổi về vận tốc~v bởi lực tương tác ~F khá lớn trong
khoảng thời gian rất ngắn nhưng cơ năng thì được bảo toàn.
Trong thí nghiệm, khi vật nặng m di chuyển xuống vị trí B và có vận tốc là ~v. Tại vị trí B, dây
đã được nhả tới chiều dài tối đa l0 nên lực căng dây ~T tạo cho vật một gia tốc khá lớn ~a để
«hãm» vật lại ngay tại vị trí đó. Do quán tính nên bánh xe vẫn tiếp tục quay kéo vật lên - tức là vận
tốc đổi chiều, nhưng chưa biết chính xác độ lớn sẽ bằng bao nhiêu. Lưu ý rằng toàn bộ quá trình
không xảy ra mất mát về mặt cơ năng nên ~v = −(~v) , tương tác trong thời gian δt rất bé nên quá
trình hệt như va chạm đàn hồi.
3.5. Trong bài thí nghiệm này, sai số nào là chủ yếu? Giải thích.
Sai số ngẫu nhiên là chủ yếu vì:
• Bấm nút số 1 trên hộp điều khiển, thời gian giữa lúc đồng hồ bắt đầu đếm và vật được thả ra có
thể đáng kể so với độ chia nhỏ nhất của đồng hồ là 0,001s. Đây là sai số do thiết bị và thao tác gây ra.
• Việc đo đạc các giá trị h1,h2 bằng mắt thường kém chuẩn xác.
• Bấm nút F để dừng vật lại tại độ cao lớn nhất h2 có thể bị sai lệch do người thực hiện thí nghiệm.