Xác định moment quán tính của bánh xe và lực ma sát trong ổ trục quay | Báo cáo thí nghiệm số 6C môn thí nghiệm vật lý 1

Phần A-Trình bày kết quả ; Bảng số liệu: Khối lượng quả nặng: m = (1.963±0,001)*102 g. Tọa độ tại điểm cao nhất: Za = 100 mm . Tọa độ tại điểm cao nhất: Zb = 710 mm; h1 = | Za - Zb | = 610 mm. Gia tốc trọng trường: g = 9.81±0,02m/s2. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

16 8 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

4 trang 3 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
Bài 6C: XÁC ĐỊNH MOMENT QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE
VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY
Họ và tên Nhóm: Nhận xét của giáo viên
Đặng Minh Quân_23144292 Thứ: 4
Tiết: 11-12Ngô Văn Quốc_231442923
Thạch Som Ren_23144295
Phần A-Trình bày kết quả
Bảng số liệu:
Khối lượng quả nặng: m = (1.963
±
0,001)*10
2
g
Tọa độ tại điểm cao nhất: Z = 100 mm
A
Tọa độ tại điểm cao nhất: Z = 710 mm
B
h1 = | Z - Z | = 610 mm
A B
Gia tốc trọng trường: g = 9.81
±
0,02m/s
2
Lần đo d (mm)
Δd
(mm)
t (s)
Δt
(s)
Z
C
(mm)
ΔZ
C
(mm)
1 8,04 0,01 7,771 0,0442 199 1,6
2 8,02 0,03 7,744 0,0172 198 0,6
3 8,08 0,03 7,733 0,0060 197 0,4
4 8,06 0,01 7,730 0,0032 196 1,4
5 8,02 0,03 7,720 0,0068 198 0,6
6 8,06 0,01 7,744 0,0172 196 1,4
7 8,04 0,01 7,728 0,0012 197 0,4
8 8,04 0,01 7,757 0,0302 198 0,6
9 8,08 0,03 7,712 0,0148 199 1,6
10 8,06 0,01 7,629 0,0978 196 1,4
\
¯
d
= 8,05
¯t
= 7,7268
= 197,4
a) Độ cao trung bình
¯
h
2
bằng mức trên lệch tọa độ:
¯
h
2
= |
¯
Z
C
-
Z
B
| = 512,6
b) Tính giá trị trung bình của lực ma sát và mô-men quán tính đĩa quay:
¯
F
ms
=
mg(h
1
−
¯
h
2
)
h
1
+
¯
h
2
=
0,167 (N)
−¿
¯
I
=
m
¯
d
2
4
[
g
¯t
2
.
¯
h
2
h h
1
(
1
+
¯
h
2
)
−1
]
=
1,786.10-3 (Kg/m2)
c) Tính các sai số và viết kết quả thực nghiệm của lực ma sát và mô-men quán
tính đĩa quay
ΔZ =ΔZ
A B
= γ
√
(
Δmax
3
)
2
+¿¿
= 0,424 (mm)
ΔZ
C
= 1,378 (mm)
Δh
1
= ΔZ + ΔZ = 0,424 +0,424 = 0,848
B A
Δ h
2
B
=
ΔZ +
ΔZ C
= 0,424 + 1,378 = 1,802
Δd = 0,0005 (mm)
Δt = 1,48.10 (s)
-3
Sai số F
ms:
ε
ms
=
|
Δm
m
|
+
|
Δg
g
|
+
|
−2 h1. 2Δh
h
1
2
−h2
2
|
+
|
2 h2. 1Δh
h
1
2
−h 2
2
|
=0,0306
Δ
Fms
= ε .
ms
Fms
= 0,0306 . 0,167 = 5,11.10 (N)
-3
Kết quả Fms
F
ms
=
Fms
+ Δ
Fms
= (1,67
±
0,05).10 (N)
-1
Sai số moment quán tính:
ε =
I
Δm
m
+
2 Δ d
d
+
Δg
g
+
2 Δ t
t
+
Δ h
1
h
1
+
Δ h
2
h
2
+
Δ h
1
+ Δh
2
h
1
+h
2
= 0,0103
Δ
I
= εI .
I
= 0,0103 + 1,786.10 = 1,84.10
-3 -5
Kết quả moment quán tính
I =
I
±
Δ I
= (1,79
±
0,02).10 (Kg/m )
-3 2
Phần B – Trả lời câu hỏi
a
3. Chứng minh công thức tính mô-men quán tính:
Mô-men quán tính của bánh xe quanh trục xoay chính có thể được tính bằng
phương pháp
thí nghiệm. Để chứng minh công thức tính mô-men quán tính, ta sẽ đi từ định
nghĩa cơ bản
của mô-men quán tính và đến công thức tính mô-men quán tính của một đối
tượng bất kỳ.
+ Mô-men quán tính của một đối tượng quanh trục xoay chính được định nghĩa
là:
I = ∫r2 dm
Trong đó:
• I (kg.m2) mô-men quán tính của đối tượng
• r (m) khoảng cách từ trục xoay chính đến một phần tử khối lượng dm.
• dm (kg) là khối lượng của một phần tử nhỏ của đối tượng.
Để tính mô-men quán tính của bánh xe, ta có thể chia bánh xe thành nhiều phần
tử khối
lượng nhỏ và tính mô-men quán tính của từng phần tử. Tổng của các mô-men
quán tính
này sẽ cho ta mô-men quán tính của toàn bộ bánh xe. Đối với một bánh xe có
hình dạng
đối xứng, ta có thể tính mô-men quán tính của một phần tử khối lượng nhỏ nhất
(dm) tại
khoảng cách r từ trục quay bằng công thức:
dI = r^2 dm
Sau đó, ta tính tổng của các mô-men quán tính nhỏ nhất này bằng cách tích
phân:
I = ∫r2dm
Để thực hiện phép tích phân này, ta cần biết được phân bố khối lượng của bánh
xe. Trong
thí nghiệm Xác định mô-men quán tính của bánh xe và lực ma sát trong ổ trục
quay, bánh
xe được coi là có khối lượng đều và có hình dạng đối xứng, nên ta có thể tính
mô-men
quán tính của nó bằng công thức:
I = ½.m.R2
Trong đó:
• I (kg.m2) là mô-men quán tính của bánh xe quanh trục xoay chính.
• m (kg) là khối lượng của bánh xe.
• r (m) là bán kính của bánh xe
4.Tại sao phải quấn dây treo quả nặng trên trục quay thành một lớp sít
nhau? Nếu quấn sợi dây này làm nhiều vòng chồng lên nhau có được
không?
+ Quấn sợi dây treo quả nặng trên trục quay thành một lớp sít nhau là để tăng
độ chính xác của kết quả đo được. Sợi dây quấn sít nhau sẽ đảm bảo rằng quả
nặng dao động thẳng đứng và thẳng tắp trên trục quay, đảm bảo tính chính xác
của kết quả đo.
+ Việc quấn sợi dây nhiều vòng chồng lên nhau sẽ ảnh hưởng đến độ chính
xác của kết quả đo. Khi quấn sợi dây thành nhiều vòng, sẽ tạo ra sự chênh lệch
về chiều dài của các vòng dây dẫn đến sai số trong đo lường độ cao và thời
gian giao động của quả nặng. Do đó, để đảm bảo tính chính xác của kết quả đo,
nên quấn sợi dây treo trên trục quay thành một lớp sít nhau.
| 1/4
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

Bài 6C: XÁC ĐỊNH MOMENT QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE
VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY Họ và tên Nhóm: Nhận xét của giáo viên
Đặng Minh Quân_23144292 Thứ: 4 Ngô Văn Quốc_231442923 Tiết: 11-12 Thạch Som Ren_23144295
Phần A-Trình bày kết quả Bảng số liệu:
Khối lượng quả nặng: m = (1.963 ± 0,001)*102 g
Tọa độ tại điểm cao nhất: ZA = 100 mm
Tọa độ tại điểm cao nhất: ZB = 710 mm h1 = | ZA - ZB | = 610 mm
Gia tốc trọng trường: g = 9.81 ± 0,02m/s2 Lần đo d (mm) Δd (mm) t (s) Δt (s) ZC (mm) ΔZC (mm) 1 8,04 0,01 7,771 0,0442 199 1,6 2 8,02 0,03 7,744 0,0172 198 0,6 3 8,08 0,03 7,733 0,0060 197 0,4 4 8,06 0,01 7,730 0,0032 196 1,4 5 8,02 0,03 7,720 0,0068 198 0,6 6 8,06 0,01 7,744 0,0172 196 1,4 7 8,04 0,01 7,728 0,0012 197 0,4 8 8,04 0,01 7,757 0,0302 198 0,6 9 8,08 0,03 7,712 0,0148 199 1,6 10 8,06 0,01 7,629 0,0978 196 1,4 \ ¯d = 8,05 ¯t = 7,7268 ¯ZC = 197,4 ¯
a) Độ cao trung bình h2 bằng mức trên lệch tọa độ: ¯ ¯ h Z
2 = | C - Z B | = 512,6
b) Tính giá trị trung bình của lực ma sát và mô-men quán tính đĩa quay: mg ( h −¯ h ) ¯ 1 2 F = = ms h + ¯ h −¿ 1 2 0,167 (N) ¯h
¯I= m ¯d2 [ 2 g ¯t2 . −1 ]= 4 h ( h + ¯ h ) 1 1 2 1,786.10-3 (Kg/m2)
c) Tính các sai số và viết kết quả thực nghiệm của lực ma sát và mô-men quán tính đĩa quay 2
ΔZA =ΔZB = γ√(Δmax) +¿¿ = 0,424 (mm) 3 ΔZC = 1,378 (mm)
Δh1 = ΔZB + ΔZA = 0,424 +0,424 = 0,848 Δ h =
+ ΔZ C = 0,424 + 1,378 = 1,802 2 ΔZB Δd = 0,0005 (mm) Δt = 1,48.10-3 (s) Sai số Fms: ε | |
ms = | Δm|+|Δg|+|−2h1. 2 Δh + |2h2. 1 Δh =0,0306 m g h 2 2 2 2 1 −h2 h 1 −h 2 ΔFms = ε -3
ms . Fms = 0,0306 . 0,167 = 5,11.10 (N) Kết quả Fms F -1
ms = Fms + ΔFms = (1,67 ±0,05).10 (N) Sai số moment quán tính: Δ h Δ h Δ h + Δh ε Δm 2 Δ d 2 Δ t 1 2 1 2 I = + + Δg+ + + + = 0,0103 m d g t h h h +h 1 2 1 2
ΔI = εI . I = 0,0103 + 1,786.10-3 = 1,84.10-5 Kết quả moment quán tính
I = I ± Δ I = (1,79 ± 0,02).10-3 (Kg/m2)
Phần B – Trả lời câu hỏi a
3. Chứng minh công thức tính mô-men quán tính:
Mô-men quán tính của bánh xe quanh trục xoay chính có thể được tính bằng phương pháp
thí nghiệm. Để chứng minh công thức tính mô-men quán tính, ta sẽ đi từ định nghĩa cơ bản
của mô-men quán tính và đến công thức tính mô-men quán tính của một đối tượng bất kỳ.
+ Mô-men quán tính của một đối tượng quanh trục xoay chính được định nghĩa là: I = ∫r2 dm Trong đó:
• I (kg.m2) mô-men quán tính của đối tượng
• r (m) khoảng cách từ trục xoay chính đến một phần tử khối lượng dm.
• dm (kg) là khối lượng của một phần tử nhỏ của đối tượng.
Để tính mô-men quán tính của bánh xe, ta có thể chia bánh xe thành nhiều phần tử khối
lượng nhỏ và tính mô-men quán tính của từng phần tử. Tổng của các mô-men quán tính
này sẽ cho ta mô-men quán tính của toàn bộ bánh xe. Đối với một bánh xe có hình dạng
đối xứng, ta có thể tính mô-men quán tính của một phần tử khối lượng nhỏ nhất (dm) tại
khoảng cách r từ trục quay bằng công thức: dI = r^2 dm
Sau đó, ta tính tổng của các mô-men quán tính nhỏ nhất này bằng cách tích phân: I = ∫r2dm
Để thực hiện phép tích phân này, ta cần biết được phân bố khối lượng của bánh xe. Trong
thí nghiệm Xác định mô-men quán tính của bánh xe và lực ma sát trong ổ trục quay, bánh
xe được coi là có khối lượng đều và có hình dạng đối xứng, nên ta có thể tính mô-men
quán tính của nó bằng công thức: I = ½.m.R2 Trong đó:
• I (kg.m2) là mô-men quán tính của bánh xe quanh trục xoay chính.
• m (kg) là khối lượng của bánh xe.
• r (m) là bán kính của bánh xe
4.Tại sao phải quấn dây treo quả nặng trên trục quay thành một lớp sít
nhau? Nếu quấn sợi dây này làm nhiều vòng chồng lên nhau có được không?
+ Quấn sợi dây treo quả nặng trên trục quay thành một lớp sít nhau là để tăng
độ chính xác của kết quả đo được. Sợi dây quấn sít nhau sẽ đảm bảo rằng quả
nặng dao động thẳng đứng và thẳng tắp trên trục quay, đảm bảo tính chính xác của kết quả đo.
+ Việc quấn sợi dây nhiều vòng chồng lên nhau sẽ ảnh hưởng đến độ chính
xác của kết quả đo. Khi quấn sợi dây thành nhiều vòng, sẽ tạo ra sự chênh lệch
về chiều dài của các vòng dây dẫn đến sai số trong đo lường độ cao và thời
gian giao động của quả nặng. Do đó, để đảm bảo tính chính xác của kết quả đo,
nên quấn sợi dây treo trên trục quay thành một lớp sít nhau.