Laboratoriya ishi mavzulari

2 - laboratoriya ishi

JISMLARNING INERSIYA MOMENTLARINI

DINAMIK USUL BILAN ANIQLASH

Kerakli asboblar: Blokli va elektromagnitli asosga mahkamlan­gan aylanuvchi gorizontal stolchadan iborat qurilma, stolcha ustiga o’rnatish uchun massa markazi orqali teshilgan massali ikkita pa­ral­le­le­pi­ped, shtangensirkul, masshtabli chizg’ich, elektrosekundomer.
Ishning maqsadi
Talaba ishni bajarish mobaynida aylanma harakat uchun kinematika va dinamika qonunlarini, bu qonunlardagi kattaliklarning ma’nosini bilishi hamda mexanik tizimlar uchun energiyaning saqlanish qonunidan foydalanib, jismlar­ning inersiya momentlarini tajriba orqali aniqlay olishi kerak.
Bu ishda energiyaning saqlanish qonunidan foydalanib dina­mik usul bilan parallelepipedning inersiya momenti aniqlanadi.
Topshiriq

1. 
   Jismlarning inersiya momentlarini aniqlashning dinamik usulini o‘rganish.
   

1. 
   Qurilma - yuk qo‘yiladigan aylanuvchi stolcha tuzilishi bilan tanishish.
   
2. 
   Parallelepipedning inersiya momentini ikki usul bilan aniqlash: tajriba orqali - energiyaning saqlanish qonuni yordamida, nazariy - Shteyner teoremasi yordamida.
   
3. 
   Tajriba natijalarini nazariy usulda topilgan natijalar bilan solishtirish orqali o‘lchash aniqligini baholash. Inersiya momentini o‘lchash natijalarini tahlil qilish.
   

Asosiy nazariy ma’lumotlar
Jismlarning aylanma harakati deb shunday harakatga aytiladiki, bunda jismning barcha nuqtalari markazlari bir to‘g‘ri chiziqda yotadigan aylanalar chizadi, bu to‘g‘ri chiziq aylanish o‘qi deyiladi.
Aylanma harakatni tavsiflash uchun quyidagi tushunchalar kiritiladi:
1.Aylanish davri - bir marta to‘la aylanish uchun ketgan vaqt.
2.Aylanish chastotasi - vaqt birligidagi aylanishlar soni
. (1)
3. Radius vektorning burilish burchagi .
4.Burchak tezlik
. (2)
5.Burchak tezlanish
. (3)
Aylanma harakat uchun kiritilgan bu kattaliklarning qulay­ligi shundaki, ular jismning barcha nuqtalari uchun bir xildir.
Aylanma va chiziqli harakatni tavsiflovchi kattaliklar orasida quyidagi bog‘lanish mavjud.
Chiziqli siljish
, (4)
bu yerda - aylanish radiusi.
Chiziqli tezlik
. (5)
Tangensial tezlanish
. (6)
Normal tezlanish
. (7)
Burchak tezlikning o‘zgarishi kuch momentining ta’siriga bog‘liq. Kuch momenti son jihatdan kuchning yelkaga ko‘paytmasiga teng
.
K uch yelkasi deb (O) aylanish markazidan kuch ta’sir qila­yot­gan chiziqqacha bo‘lgan eng qisqa masofaga aytiladi (1-rasm). Kuch yelkasi ( ) ni radius-vektor ( ) orqali ifodalasak:
bundan:
.
Vektor ko‘rinishda yozsak . (8)
Kuch momenti vektori ( )ning yo‘nalishi ( ) va ( ) ning yo‘nalishlari bilan o‘ng vint qoidasi asosida bog‘langan. massali moddiy nuqta uchun Nyutonning ikkinchi qonuni tenglamasini yozib, chiziqli va aylanma harakat kattaliklari ora­si­dagi bog‘lanishdan foydalansak, quyidagi ifodani olamiz
. (9)
Bu yerda skalyar kattalik bo‘lib, moddiy nuqtaning aylanish o‘qiga nisbatan inersiya momenti deyiladi.
Jismning barcha nuqtalari­ning aylanish o‘qiga nisbatan inersiya momentlari yig‘indisi
(10)
qattiq jismning inersiya momenti deyiladi.
(9) formulani vektor ko‘rinishida quyidagicha yozish mumkin
. (11)
Jismga qo‘yilgan barcha kuchlarning aylanish o‘qiga nisbatan natijalovchi kuch momenti jismning shu o‘qqa nisbatan inersiya momentini burchak tezlanishga ko‘paytmasiga teng. Bu aylanma harakat uchun dinamikaning asosiy qonuni (Nyutonning ikkinchi qonuni) ta’rifi hisoblanadi. Bundan inersiya momenti jismning inertlik o‘lchovi ekanligi kelib chiqadi, ya’ni aylanma harakatda massa rolini o‘ynaydi. Inersiya momenti jism massasining aylanish o‘qiga nisbatan qan­day taqsimlanganligiga bog‘liq. O‘qdan uzoqda joylash­gan nuq­talarning yig‘indiga qo‘shgan hissasi o‘qqa yaqin joylashgan nuqtalarga nisbatan kattaroq bo‘ladi. Jism inersiya momentining qiymati jismning shakliga, o‘lchamlariga, massa­siga va aylanish o‘qiga nisbatan qanday joylashganligiga bog‘liq.
Og‘irlik markazidan o‘tmagan o‘qqa nis­batan jismning inersiya momenti (2-rasm) Shteyner teoremasi orqali aniqla­nadi: jismning og‘irlik markazidan o‘tmagan istal­gan aylanish o‘qiga nisbatan inersiya momenti shu o‘qqa parallel bo‘lgan, og‘ir­lik markazidan o‘tuvchi o‘qqa nisbatan inersiya momenti va jism mas­sa­si bilan og‘irlik markazidan aylanish o‘qigacha masofa (o‘qlar orasidagi masofa) kvadratining ko‘paytmasi yig‘indisiga teng
. (12)