5.1 Đo mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 10cm
5.1.1 Khảo sát mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 10cm bằng lí thuyết tâm quay 10cm bằng lí thuyết
- Khối lượng thực của khối hình chữ nhật (g):
Mkhối hình chữ nhật = 269 (g) = 0,269(kg).
- Chiều dài của khối hình chữ nhật (mm): a = 45 (mm) = 45.10−3(m).
- Chiều rộng của khối hình chữ nhật (mm): b = 44,6 (mm) = 44,6. 10−3(m).
- Khoảng cách từ khối hình chữ nhật đến tâm quay (cm): d = 10 (cm) = 0,1 (m). Mômen quán tính của khối hình chữ nhật:
Ikhối hình chữ nhật =(a2+ b2)
12 . Mkhối hình chữ nhật =[(45.10−3)2+ (44,6. 10−3)2]
12 = 8,99841. 10
−5(kgm2)
Mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 10cm:
Ihệ(lí thuyết) = Mkhối hình chữ nhật. d2+ Ikhối hình chữ nhật = [0,269. (0,1)2+ 8,99841. 10−5] = 2,77998. 10−3(kgm2)
5.1.2 Tính mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 10cm bằng thực nghiệm
- Khối lượng của vật treo (g): m = 97 (g) = 0,097 (kg).
GVHD: Lê Văn Nhạn 57 SVTH: Võ Ngọc Huỳnh
- Khối lượng ma sát khi đo thanh dài (g): mms(toàn khối)= 10 (g) = 0,01 (kg)
- Bán kính ròng rọc R (mm): R = 12,6 (mm) = 12,6.10-3 (m).
- Chiều cao vật rơi y (cm): y = 75 (cm) = 0,75 (m).
- Gia tốc trọng trường g (m/s2): g = 9,8 (m/s2).
- Thời gian vật rơi t(s) qua các lần đo của đĩa tròn:
Lần đo Thời gian (s)
Giá trị thời gian trung bình (s) 1 t = 11,97 𝑡̅ = 12,028 2 t = 12,03 3 t = 12,08 4 t = 12,00 5 t = 12,06
Mômen quán tính toàn khối: Xác định gia tốc a:
atoàn khối = 2y
(t̅)2 = 2.0,75
(12,028)2 = 0,01037 (m/s2) Thay kết quả tính gia tốc atoàn khối và công thức (4.11), ta được:
Itoàn khối =(0,097 − 0,01). 9,8 − (0,097. 0,01037)
0,01037 . (12,6. 10
−3)2 = 0,01304 (kgm2)
Mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 10cm:
Ihệ(thực nghiệm) = Itoàn khối − (Ithanh dài+ Ique)
= 0,01304 − (0,010327 + 3,38864. 10−6 ) = 2,70961. 10−3(kgm2).
Nhận xét:
Ihệ(thực nghiệm) = 2,70961. 10−3(kgm2). Ihệ(lí thuyết) = 2,77998. 10−3(kgm2). Sai số giữa kết quả đo được và kết quả tính toán lý thuyết:
Sai số = |Ihệ(lí thuyết)− Ihệ(thự nghiệm)|
Ihệ(lí thuyết) ∙ 100% =2,77998. 10
−3− 2,70961. 10−3
2,77998. 10−3 ∙ 100% = 2,53%
Nhận thấy rằng, nếu bỏ qua sai số không đáng kể thì Ihệ(thực nghiệm) ≈ Ihệ(lí thuyết).
5.2 Tính mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 20cm
5.2.1 Tính mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 20cm bằng lí thuyết
Mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 20cm
Ihệ(lí thuyết) = Mkhối hình chữ nhật. d2+ Ikhối hình chữ nhật
= [0,269. (0,2)2+ 8,99841. 10−5] = 0,01085(kgm2)
5.2.2 Tính mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 20cm bằng thực nghiệm
GVHD: Lê Văn Nhạn 58 SVTH: Võ Ngọc Huỳnh
- Khối lượng của vật treo (g): m = 97 (g) = 0,097 (kg).
- Khối lượng ma sát khi đo thanh dài (g): mms(toàn khối)= 14 (g) = 0,014 (kg)
- Bán kính ròng rọc R (mm): R = 12,6 (mm) = 12,6.10-3 (m).
- Chiều cao vật rơi y (cm): y = 75 (cm) = 0,75 (m).
- Gia tốc trọng trường g (m/s2): g = 9,8 (m/s2).
- Thời gian vật rơi t(s) qua các lần đo của đĩa tròn:
Lần đo Thời gian (s)
Giá trị thời gian trung bình (s) 1 t = 15,69 𝑡̅ = 15,532 2 t = 15,26 3 t = 15,78 4 t = 15,57 5 t = 15,36
Mômen quán tính toàn khối: Xác định gia tốc a:
atoàn khối = 2y
(t̅)2= 2.0,75
(15,532)2 = 6,21780. 10−3(m/s2) Thay kết quả tính gia tốc atoàn khối và công thức (4.11), ta được:
Itoàn khối =(0,097 − 0,014). 9,8 − (0,097.6,21780. 10−3)
6,21780. 10−3 . (12,6. 10−3)2 = 0,02075 (kgm2)
Mômen quán tính của khối hình chữ nhật cách trục tâm quay 20cm:
Ihệ(thực nghiệm) = Itoàn khối − (Ithanh dài+ Ique)
= 0,02075 − (0,010327 + 3,38864. 10−6 ) = 0,01048(kgm2).
Nhận xét:
Ihệ(thực nghiệm) = 0,01048(kgm2). Ihệ(lí thuyết) = 0,01085(kgm2). Sai số giữa kết quả đo được và kết quả tính toán lý thuyết: Sai số =|Ihệ(lí thuyết)− Ihệ(thự nghiệm)|
Ihệ(lí thuyết) ∙ 100% =
0,01085 − 0,01048
0,01085 ∙ 100% = 4,31%
GVHD: Lê Văn Nhạn 59 SVTH: Võ Ngọc Huỳnh
PHẦN KẾT LUẬN
1. KẾT LUẬN
Đối với mục đích nghiên cứu, đề tài luận văn“KHẢO SÁT MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA MỘT SỐ VẬT HÌNH TRỤ, VÀNH TRÒN, THANH DÀI, KHỐI CHỮ NHẬT, KIỂM TRA ĐỊNH LÍ HUY-GHEN VỚI DỤNG CỤ HÃNG PASCO” đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ đặt ra là:
- Trình bày cơ sở lí thuyết về động học vật rắn và động lực học vật rắn.
- Chứng minh được một số công thức mômen quán tính của thanh dài, vành tròn, đĩa tròn, trụ rỗng, khối cầu đặc, khối cầu rỗng và khối hình chữ nhật.
- Dùng dụng cụ của hãng Pasco để đo mômen quán tính của một số vật:hình trụ, vành tròn, thanh dài có trục quay qua tâm, hệ thanh dài và khối hình chữ nhật có trục quay qua tâm, kiểm trai định lí Huy-Ghen bằng cách đo mômen quán tính của khối hình chữ nhật có trục quay cách tâm 10cm và 20cm phù hợp với cơ sở lý thuyết.
- Bằng phương pháp thực nghiệm đã quan sát và kiểm nghiệm được giả thiết mômen quán tính của các vật.
2. BÀI HỌC KINH NGHIỆM
Từ kết quả nghiên cứu, bản thân tôi cũng đã rút ra một số bài học kinh nghiệm sau:
- Đối với giáo viên, nhất là khi được dạy ở các lớp học sinh có năng lực thì chúng ta cần phải không ngừng tìm tòi, sáng tạo cả trình độ chuyên môn và nghiệp vụ sư phạm. Đối với những bài học, cần kiểm chứng bằng thực nghiệm,giáo viên có thể sử dụng các bộ thí nghiệm hướng dẫn học sinh làm trực tiếp trên lớp hoặc tự thiết kế thí nghiệm, dụng cụ dạy học. Việc áp dụng thực nghiệm vào trong giảng dạy,sẽ giúp học sinh phát triển tư duy bản thân hơn, thông qua quá trình thực nghiệm các em sẽ biết cách phân tích, tổng hợp, xử lí số liệu để hiểu sâu hơn về những gì đã học. Giúp các em đam mê môn học hơn và ứng dụng nó vào cuộc sống thực tế.
- Đối với học sinh việc tư duy, tìm tòi, phát triển óc sáng tạo là rất cần thiết đối với các em. Nếu muốn trở thành một học sinh giỏi thật sự không chỉ riêng môn Vật lí, mà còn các môn khoa học khác. Thì bản thân các em, phải cố gắng những bài giảng trực tiếp của thầy cô trên lớp. Đối với những bài gần với thực tế cuộc sống của chúng ta, các em có thể tự thiết kế dụng cụ thí nghiệm, đặc biệt với riêng môn Vật lí, khi các em thiết kế được dụng cụ học tập liên quan đến bài học. Các em sẽ thấy môn học của chúng ta rất thú vị và bổ ích.
3. KIẾN NGHỊ
Qua quá trình nghiên cứu đề tài tôi thấy rằng, thực nghiệm kiểm chứng rất phù hợp với lý thuyết. Tuy nhiên, trong quá trình đo mẫu vật, đặc biệt đối với những hệ ghép còn sai số khá nhiều. Nên cũng cho phép tôi nêu ra một vài kiến nghị để kết quả sau này được chính xác hơn:
- Thiết kế hệ đo thời gian của vật treo di chuyển chính xác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Quốc Quýnh và Nguyễn Hữu Xý, Giáo trình cơ học Vật lí ĐH và THCN, NXBGDHN, 1976.
[2]. Võ Hữu Nghĩa, Bài giảng CƠ HỌC 2, NXB ĐH Cần Thơ, 2000.
[3]. Dương Trọng Bái, Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi trung học phổ thông môn
Vật lí, NXBGD, 2001.
[4]. Lương Duyên Bình, Vật lí đại cương tập 1, NXBGDHN, 1998.
[5]. Hoàng Quý, Nguyễn Hữu Minh và Đào Văn Phúc, Cơ học, NXBGDHN, 1969. [6]. Dương Trọng Bái, Vũ Thanh Khiết, Tài liệu giáo khoa chuyên vật lý VẬT LÝ 11
tập 2, NXBGD, 1995.
[7]. Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Đình, Nguyễn Văn Khang, CƠ HỌC tập 1 Tĩnh học và
động học, NXBGD, 2006.
[8]. Bạch Thành Công, Giáo trình Cơ học, NXBGD, 2009.
[9]. Lê Văn Nhạn, Trần Thanh Hải, Nguyễn Bá Thành, Giáo trình thực tập cơ nhiệt, Trường ĐHCT, 2010. [10]. http://www.hdu.edu.vn/NewsImages/file/Khoa%20Ky%20Thuat%20Cong%20n ghe/Tai%20lieu%20giao%20trinh/Vat%20ly%20dai%20cuong%20tap%201.pdf [11]. http://123doc.org/document/523693-on-ly-thuyet-dong-luc-hoc-vat-ran.htm [12]. http://123doc.org/document/578519-ly-thuyet-va-bai-tap-dong-luc-hoc-vat- ran.htm [13]. http://123doc.org/document/923727-van-dung-phuong-phap-tuong-tu-trong- day-hoc-vat-ly-thpt-chuong-dong-luc-hoc-vat-ran-chuong-trinh-nang-cao-lop-10- luan-van-thac-sy-giao-duc-hoc.htm?page=10. [14]. https://bluesday.wordpress.com/2012/10/06/momen-quan-tinh-cua-mot-so-vat- dong-chat/ [15]. http://123doc.org/document/543173-ph-ong-phap-thuc-nghiem-xac-dinh-mo- men-quan-tinh-cua-cac-chi-tiet-may.htm [16]. http://luanvan.net.vn/luan-van/bao-cao-thi-nghiem-co-hoc-63482/ [17]. http://tailieu.vn/doc/bai-giang-vat-ly-dai-cuong-chuong-3-pgs-ts-do-ngoc-uan- 1714775.html [18]. http://tailieu.vn/doc/giao-trinh-co-ly-thuyet-phan-2-vu-duy-cuong-1739891.html [19]. http://d.violet.vn/uploads/resources/580/189725/VatlydaicuongA12/Chuong%20 3%20-%20dong%20luc%20hoc%20vat%20ran.pdf [20]. http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_men_qu%C3%A1n_t%C3%ADnh [21]. http://kiemtailieu.com/ky-thuat-cong-nghe/tai-lieu/tinh-toan-moment-quan-tinh- cua-tiet-dien/3.html [22]. http://vi.wikipedia.org/wiki/SI