اینرسی

اینرسی

مقدمه:

هدف:هدف از انجام ان آزمایش این است که ما بتوانیم ممان اینرسی اجسام مختلف را به دست آوریم. چگونگی انجام این آزمایش در آینده گفته خواهد شد. نکته در اینجاست که ما باید ممان را برای اشکالی با حجم ها و جرم های مختلف به دست آوریم.

وسایل آزمایش:

وسایل این آزمایش عبارتند از یک دستگاه اندازه گیرری ممان که با به نوسان در آوردن اجسام به صورت چرخشی زمانی را به ما می دهد که به وسیله آن ممان را محاسبه می کنیم.یک کرنومتر و همچنین اشکالی که اید ممان آنها را محاسبه کنیم عبارتند از دو وزنه تقریبا هم جرم سه استوانه هم شکل که یکی آهنی تو خالی و دو تای دیگر پلاستیکی یکی تو پر ودیگری تو خالی و یک کره پلاستیکی تو پر و یک استوانه تخست یعنی کم ارتفاع استوانه های هم شکل همگی برای اینکه سوار بر دستگاه شوند روی یک بشقاب قرار می گیرند.

 ممان اینرسی چیست؟

ممان لینرسی خاصیتی از شکل هندسی جسم و توزیع ماده در آن است که مفهوم فیزیکی آن مقاوت در برابر حرکت دورانی است مانند جرم که مقاومت در برابر حرکت مستقیم الخط است.این مقاومت به صورت مقاومت المان های جسم در برابر حرکت حول یک محور بیان میشود به گونه ایی که فرض می شود تمام جرم المان در یک نقطه متمرکز شده است .هدف استفاده از این المان ها رسیدن به بیان زیر است:
مقاومت جسم در برابر دوران برابر است با مجموع مقاومت هر کدام از المان های جسم .

مراحل انجام آزمایش:

انجام این آزمایش دارای مراحل مختلفی می باشد از این جهت که باید ممان را برای اجسام گوناگون به دست آوریم.

اول از دو وزنه ای استفاده می کنیم که جرم هایشان برابر نیست و به وسیله یک میله به هم متصل شده اند این دو وزنه که یکی وزنش 234.4 و دیگری 241.9  گرم این دو وزنه را در فاصله های متقارن نسبت به هم از وسط میله قرار می دهیم. و با دستگاهی که در اختیار دیریم آن را نوسان می دهیم طرز کار دستگاه به این صورت است که ما جسم مورد نظر را روی آن با پیچ محکم می کنیم در زیر دستگاه فنری قرار دارد ما جسم مورد نظر را یک دور مخالف سختی فنر می چرخانیم سپس آن را رها می کنیم هر بار که این فنر بسته و باز می شود و دوباره بسته می شود را ما یک نوسان در نظر می گیریم  در این آزمایش باید برای هر جسم زمان سه نوسان را اندازه بگیریم  در هر حالت که وزنه ها را در یک فاصله معین از هم قرار می دهیم چهار بار تعداد سه نوسان را اندازه می گیریم و از همه زمان های به دت آمده میانگین می گیریم تا یک زمان مشخص و دقیق را به ما بدهد برای تک تک اشکال مختلفی که در اختیار داریم تعداد سه نوسان را چهار بار اندازه می گیریم.  

اجسامی که در آزمایش در اختیار داریم همانطور که گفته شد عبارتند از دو وزنه با جرم های مختلف و یک کره پلاستیکی تو پر و استوانه های هم اندازهکه یکی آهنی تو خالی و دو تای دیگر پلاستیکی که یکی تو پر و دیگری تو خالی است تمامی این استوانه های هم اندازه را روی یک بشقاب قرار می دهیم که روی دستگاه سوار شوند جسم دیگری که در این آزمایش در اختیار داریمیک استوانه تخت پلاستیکی تو پر است.

ما باید ممان اینرسی را برای همه این اجسام به دست آوریم. 

تئوری آزمایش:

تئوری این آزمایش به این صورت است که ما به وسیله دستگاهی که در اختیار داریم باید ممان اینرسی اجسام مختلف با حجم ها و اشکال و جرم های مختلف را اندازه گیری کنیم.

مثلا در مرحله اول ما یک میله آهنی و دو وزنه با جرم های مختلف را در اختیار داریم که باید آنها را در فاصله های متقارن از هم قرار دهیم و در هر مرحله که آنها در یک فاصله نسبت به هم و نسبت به میله قرار دارند به روشی که در آینده گفته خواهد شد نوسان می دهیم و این کار را چهار بار تکرار می کنیم و چهار زمان مختلف به دست می آوریم و از آنها میانگین می گیریم تا آزمایش ما دقیق تر شود به همین صورت برای اشکال دیگر نیز این کار را انجام می دهیم تا ممان اینرسی را به دست آوریم.

اشکالی که ما در این آزمایش با آنها سر و کار داریم عبارتند از دو وزنه ویک میله آهنی در میان آنها و استوانه اهنی تو خالی و استوانه پلاستیکی تو پر و استوانه پلاستیکی تو خالی و دیگر کره پلاستیکی تو پر و یک استوانه پلاستیکی تو پر به صورت تخت البته استوانه های غیر تخت همگی روی یک بشقاب قرار می گیرند تا بتوان آنها را روی دستگاه سوار کرد و همچنین که طول و عرض و ارتفاع آنها هم اندازه است.

ما باید در این آزمایش ممان اینرسی تمامی این اشکال گوناگون را به دست آوریم.

نمونه ای از به دست آوردن ممان اینرسی اشکال دیگر:

مثلا به دست آوردن ممان اینرسی کره پلاستیکی:

I =          I =        I = 0.198

K =

K =                    K=6.44

اشکال دیگر	ممان	دوره تناوب	انرژی جنبشی
کره	0.198	1.1	6.44
استوانه تخت	0.184	1.06	6.41
استوانه تو پر آهنی	0.102	0.81	6.18
استوانه تو پر پلاستیکی	0.095	0.67	8.5
استوانه تو خالی	0.028	0.64	2.5

این جدول مربوط به ممان اینرسی و انرژی جنبشی دیگر اجسام می باشد.

نمونه ای از به دست آوردن ممان اینرسی:

T=2                                    I=m

I=( m1+m2)           I=(241.9+243.4)(        I=0.2

این نمونه برای میله و وزنه ها بود.

K=                                  T = 2

   K=        K=1.36

میله و وزنه ها	شعاع	ممان اینرسی	دوره تناوب	انرژی جنبشی
	6.5	0.15	2.05	1.36
	11.5	0.53	2.67	2.94
	16.5	1.66	3.49	5.36
	21.5	2.23	4.43	4.47
	26.5	3.4	5.32	4.83

این جدول مربوط به ممان اینرسی جسم و انرژی جنبشی وزنه ها می باشد.