Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 portalstudcon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Визначення кінематичних характеристик гіроскопа

Предмет: 
Тип роботи: 
Лабораторна робота
К-сть сторінок: 
5
Мова: 
Українська
Оцінка: 
Лабораторна робота
На тему: Визначення кінематичних характеристик гіроскопа
 
Мета роботи:
Поглиблене вивчення понять моменту сили та моменту імпульсу, практичне визначення кутової швидкості прецесії, моменту імпульсу та моменту інерції.
Прилади і матеріали:
Гіроскопічна установка з мілісекундоміром та тахометром, переміщуване тіло.
Принцип дії установки:
Гіроскоп, що використовується в даній роботі, являє собою масивний диск, закріплений на роторі електродвигуна. На підставці з чотирма гвинтовими ніжками закріплена колонка з кронштейном, на якому розміщені фотоелектронний датчик та зовнішня втулка поворотного з’єднувача.
Поворотній з’єднувач дає можливість гіроскопу повертатись навколо вертикальної осі та забезпечує живлення струмом фотоелектронного датчика і електричного двигуна.
Електричний двигун змонтований на кронштейні таким чином, щоб була можливість повороту на необмежений кут в вертикальній площині.
На валу двигуна закріплений диск з екраном захисту. З корпусом двигуна з’єднаний важіль, з метричною шкалою, вздовж якої може переміщуватись вантаж для зрівноваження гіроскопа.
Кут повороту гіроскопа навколо вертикальної осі можна виміряти з допомогою лічильника, розташованого на передній панелі приладу, диск має на ободі отвори для визначення частоти обертання вала електродвигуна фотоелектричним датчиком.
Порядок виконання роботи:
Ввімкнути прилад в електричну мережу.
Натиснути клавішу „Сеть” і переконатись, чи всі індикатори висвічують цифру нуль та чи світяться лампочки фотоелектричних датчиків.
Повертаючи ручку потенціометра „Рег. Скорсти” переконатись, що двигун працює і стрілка вимірювача частоти обертання його вала відхиляється.
З допомогою переміщування вантажу встановити важіль гіроскопа горизонтально.
Ввімкнути двигун і встановити частоту обертання його вала біля 6000 об /хв.
Змістити вантаж на два сантиметра вліво чи вправо.
Натиснути клавішу „Сарос” і після повороту не менше, як на 300, натиснути клавішу „Стоп”.
Записати покази лічильників кута  і часу t а також масу переміщуваного вантажу.
Обробка результатів експерименту та їх аналіз:
Завдання 1. Визначення кутової швидкості прецесії гіроскопа.
За формулою = / t вирахувати кутову швидкість прецесії гіроскопа.
Результат спів ставити зі швидкістю обертання вала двигуна.
Знайти абсолютну та відносну похибки вимірювання кутової швидкості прецесії.
Завдання 2. Визначення моменту імпульсу гіроскопа.
За формулою M = P  l, де l – плече сили  , знайти результуючий момент сил, що діє на гіроскоп.
Виходячи з формули   знайти момент імпульсу L гіроскопа.
Визначити абсолютну та відносну похибки вимірювання моменту імпульсу гіроскопа.
Завдання 3. Визначення моменту інерції гіроскопа.
Знаючи момент імпульсу гіроскопа L і частоту його обертання , вирахувати момент інерції гіроскопа.
Вирахувати інерції гіроскопа за формулою  . Результати співставити.
Визначити абсолютну та відносну похибки знаходження моменту інерції гіроскопа.
Занесем виміряні дані до таблиці: 
 
1) Обрахуємо середнє значення кутової швидкості прецесії:
Обрахуємо абсолютну та відносну похибку кутової швидкості прецесії:
Отже  
2) Визначимо момент імпульсу гіроскопа:
m=0. 375 (кг) l=0. 08 (м)
Знайдемо результуючий момент сил:
M=P • l = m • g • l = 0. 375 • 9. 8 • 0. 08 = 0. 2943 (Н•м)
Знайдемо момент імпульсу:
Підрахуємо абсолютну та відносну похибки:
Тому L= (12. 79±0. 61) (кг•м•с-1)
3) Визначимо момент інерції гіроскопа:
Знаючи частоту обертання Ω і момент імпульсу L знайдемо момент інерції:
Тепер знайдемо момент інерції З. формули  
Як видно результати обчислень по двом формулам співпадають.
Обрахуємо абсолютну та відносну похибки моменту інерції гіроскопа:
Отже остаточно: I= (0. 02±0. 001) (кг•м2)
Висновок: На даній лабораторній роботі ми дізнались про основні властивості гіроскопу, а також визначили його основні кінематичні характеристики (такі як середнє значення кутової швидкості прецесії, моменту імпульсу та моменту інерції). Також ми переконались в тому, що гіроскоп чинить опір зовнішнім діям, які намагаються змінити напрямок його осі обертання. Похибки виміряних величин пов’язані з неточністю вимірювань.
 
Контрольні запитання:
 
  1. Момент сили та момент імпульсу тіла відносно точки та відносно осі.
  2. Основні властивості гіроскопа та їх використання в техніці.
  3. В чому полягає суть гіроскопічного ефекту?
  4. Рівняння обертового руху твердого тіла. Основний закон динаміки обертового руху.
 
Фото Капча