Установка по определению момента инерции

Кафедра ТМ > Занятия со школьниками. Семинары, интенcивы, проекты

Куратор проекта:

• Опочанский А.А.

Участники:

• Давидович Борис 10 класс.

Введение

Любой закон физики рождается после теоретического осмысления большого числа закономерностей, полученных опытным путем. Таким образом, в основе изучения любого физического явления лежит эксперимент. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси – это один из частных случаев механического движения. Как любое движение оно описывается различными характеристиками. Эти характеристики принято классифицировать на кинематические и динамические. К кинематическим характеристикам относятся такие понятия, как угловая скорость и угловое ускорение, линейная скорость, частота и период вращения. Динамической характеристикой вращательного движения является момент инерции. Способность тела препятствовать изменению своей скорости называется инертностью. Момент инерции – это физическая величина, являющаяся мерой инертности тела при вращательном движении. Фактически момент инерции показывает, какое усилие необходимо приложить к телу, совершающему вращательное движение, чтобы изменить его скорость. Одним из известных исследователей механического, в том числе вращательного, движения являлся голландский механик, астроном и математик Христиан Гюйгенс (1629-1695 гг.). Именно ему приписывают введение в науку самого понятия момента инерции [1; 8]. Другим ученым, внесшим значительный вклад в изучение вопроса о моменте инерции, является французский ученый Н. Перси (1834 г.). В предлагаемой работе рассматриваются как теоретические, так и практические методы определения момента инерции при различных видах вращательного движения.

Цель проекта

Целью работы являются разработка, изготовление и апробация установки, позволяющей рассчитать момент инерции полого толстостенного цилиндра при вращательном движении, а также исследование вопроса о соответствии практического результата данным, полученным аналитически.

Объектом исследования

Объектом исследования является полый толстостенный цилиндр.

Предметом исследования

Предметом исследования является практический метод, позволяющий рассчитать момент инерции полого толстостенного цилиндра, с помощью сконструированной установки для измерения и расчета момента инерции. Для подготовки 3D – модели и чертежей установки была изучена и использована программа Solidworks. Детали установки изготовлены на лазерном станке StepDir 150250 и 3D-принтере MakerBot. Для считывания полученных данных в установке использовался контроллер Arduino Uno, запрограммированный на языке программирования C++.

Теоретические основы расчета момента инерции полого толстостенного цилиндра

           .