CC BY
10
ИЗМЕРЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ В ПОСТУПАТЕЛЬНУЮ И ВРАЩАТЕЛЬНУЮ ЭНЕРГИЮ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕСА МАКСВЕЛЛА Очилов Л.И.1, Арабов Ж.О.2, Ашурова У.Д.3 Email: Ochilov696@scientifictext.ru
1Очилов Лазиз Ибодович - преподаватель; 2Арабов Жасур Олимбоевич - преподаватель,
кафедра физики; 3Ашурова Умида Давлатовна - преподаватель, кафедра высшей математики, физико-математический факультет, Бухарский государственный университет, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье представлены некоторые методы определения законов вращательного движения с помощью маятника Максвелла. Как известно, есть несколько способов определить законы вращательного движения. Самый удобный из них - маятник Максвелла. В статье приведены способы вычисления прямой и вращательной энергий с помощью маятника Максвелла, графики взаимосвязей. В статье приведены несколько способов определения соотношения между кинетической, потенциальной и вращательной энергиями с помощью маятника Максвелла.
Ключевые слова: маятник Максвелла, механическая энергия, потенциальная энергия, момент инерции, поступательной энергии, угловая скорость.
MEASURING THE CONVERSION OF POTENTIAL ENERGY INTO SUPPLY AND ROTARY ENERGY USING THE MAXWELL WHEEL Ochilov L.I.1, Arabov J^.2, Ashurova U.D.3
1Ochilov Laziz Idodovich - Teacher; 2Arabov Jasur Olimboyevich - Teacher,
DEPARTMENT OF PHYSICS; 3Ashurova Umida Davlatovna - Teacher, DEPARTMENT OF HIGHER MATHEMATICS, FACULTY OF PHYSICS AND MATHEMATICS, BUKHARA STATE UNIVERSITY, BUKHARA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article presents some methods for determining the laws of rotational motion using Maxwell's pendulum. As you know, there are several ways to determine the laws of rotational motion. The most convenient of these is Maxwell's pendulum. The article provides methods for calculating direct and rotational energies using Maxwell's pendulum, graphs of relationships. The article provides several ways to determine the relationship between kinetic, potential and rotational energies using Maxwell's pendulum.
Keywords: Maxwell's pendulum, mechanical energy, potential energy, moment of inertia, translational energy, angular velocity.
УДК 538.1:548
Колесо Максвелла используется для демонстрации сохранения механической энергии. Когда колесо накручивается вручную на высоту и освобождается, при падении его потенциальная энергия Epot превращается в кинетическую энергию Erot + Etrans (вращательная и поступательная). Полная энергия E системы является постоянной:
Е Ер ^ Е^апБ Его £ (!)
или
Е = тд к + + 2 (2)
где m масса, I момент инерции, h положение его высоты , т9 его скорость и ю его угловая скорость. Ускорение свободного падения обозначено буквой g. Со суждением, что вначале существует простой (V = 0 и ю = 0) и движение, является опускающийся (т.е. отрицательное), Вы можете переписать (2) как:
тд к = (3)
С радиусом оси г вы можете вычислить V согласно:
V = Ш- Г (4)
Поставляя (4) в (3) вы можете определить момент инерции
, = тг2(^-1 ) (5)
2
В данном случае т = 450 г, г = 3 мм и g = 9.81 м/с .
Сборка
Соберите установку согласно Рис. 1. Сначала монтируйте каркас с бесконтактным защитным ограждением (приёмно-передаточное устройство оптронного типа) используя материал стенда. Затем присоедините стержень колеса Максвелла, в такое положение, чтобы ось выравнивалась и нити были равномерными в обеих сторонах. Лучше всего Вы можете достигнуть этого несколькими движениями вверх и вниз прежде, чем начать эксперимент [1-21]. Прикрепите клавишный переключатель используя опорный блок. Установите шкалу на салазки. Верхний указатель должен быть отъюстирован к оси колеса в его самой высокой позиции. Он остаётся фиксированным в течение полного эксперимента. Низший указатель переместите до совпадения положения бесконтактного защитного ограждения.
Рис. 1. Экспериментальная установка для исследования сохранения энергии с
Рис. 2. Колесо в стартовом положении помощью колеса Максвелла
а) Измерение времени t, требуемое для прохода расстояния s от старта до бесконтактного защитного ограждения оптронного типа)
- Соедините клавишный переключатель в порт Е счетчика. Соедините бесконтактное защитное ограждение в порт F и выберите MODE tE>F
- Двигая колесо, поднимите его в верхнее положение и позвольте ему нажать клавишный переключатель (Рис. 2)
- Нажмите START. Освободите колесо (счётчик начинает считывать)
- Когда колесо пересечёт бесконтактное защитное ограждение, остановится измерение и занесите в таблицу t
б) Измерение скорости д на бесконтактном защитном ограждении
- Соедините бесконтактное защитное ограждение в порт Е счетчика
- Выберите MODE tE
- Двигая колесо, поднимите его в верхнее положение и позвольте ему нажать клавишный переключатель (Рис.2). Нажмите на START
-Освободите колесо (счётчик не начинает считывать)
-Когда колесо пересечёт бесконтактное защитное ограждение, измеряется время Д t и занесите в таблицу
-Вычислите скорость д согласно д =— с диаметром оси d = 6 mm.
Пример измерения: Преобразование энергии.
Используя (3) и (4) и результаты для момента инерции I мы можем вычислить потенциальную Epot энергию и кинетическую энергию Екин , как сумма вращательной Е и поступательной энергии Е^^ (Табл.3):
Ekin ~ Erot " Etrans (6)
На рис. 3 показаны кривые изменения потенциальной (отрицательная) и кинетической энергии. В каждом случае они имеют почти одинаковое значение.
Так как значения для поступательной энергии являются довольно маленькими, мы можем прийти к заключению, что большая часть потенциальной энергии преобразуется во вращательную энергию.
Рис. 3: Потенциальная (чёрные квадраты), кинетическая (синие круги) и преобразованная
(красные треугольники) энергия
Список литературы /References
1. Boidedaev S.R., Dzhuraev D.R., Sokolov B.Y., Faiziev S.S. Effect of the transformation of the magnetic structure of a FeBO3:Mg crystal on its magnetooptical anisotropy // Optics and Spectroscopy. 107:4, 2009. Pp. 651.
2. Fayziyev Sh.Sh., Yo'ldosheva N.B. Changes occuring in ferromagnets by adding some mixture // Scientific reports of Bukhara State University. 4:1. 2020. Pp. 8-13.
3' Шарипов М.З., Соколов Б.Ю. Файзиев Ш.Ш. Влияние перестройки магнитной структуры кристалла FeBO3:Mg на его магнитооптическую анизотропию // Наука, техника и образование. 10:4, 2015. С. 15-18.
4. Кобилов Б.Б., Ниёзхонова Б.Э. Технология оценки качества выполнения и степени усвоения лабораторного практикума по физике // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. № 2-2 (73), 2015. С. 104-107.
5. Кобилов Б.Б., Ниёзхонова Б.Э. Дидактические возможности «Инсерт» технологии на примере теоретических занятий по физике // Актуалъные проблемы гуманитарных и естественых наук. № 03 (74), 2015. C. 102-104.
6. Ражабов Б.Х., Назаров Э.С., Собиров Ш.О. Способ определения геометрических размеров теплицы // Наука и образование: проблемы, идеи, инновации. 2, 2018. C. 67-69.
7. Dzhuraev D., Niyazov L. Phase Transitions in a Non-Uniformly Stressed Iron Borate Single Crysta // Russian Physics Journal. 59:1, 2016. Pp. 130-133.
8. Atoyeva M.F. Use of Periodicity in Teaching Physics // Eastern European Scientific Journal. 4 (2017), Pp. 35-39.
9. Атоева М.Ф. Эффективность обучения электродинамике на основе технологии периодичности // Путь науки. 10, 2016. С. 65-66.
10. Назарова Ш.Э., Ниязхонова Б.Э., Назаров Э.С. Гелиотехнические концентрирующие системы // 11:2, 2017. С. 9-10.
11. Astanov S., Niyazkhonova B.E. Luminescent properties of vitamins in monomelic and associated states in a polar solvent // Journal of Applied Spectroscopy. 55:5, 1991. Pp. 1103-1106.
12. Rakhmatov I.I. Investigations into kinetics of sun drying of herb greens // Applied solar energy. 31:5 (1995. Pp. 61-66.
13. Rakhmatov I.I., Komilov O.S. Intensification of process of dehydration of high-shrinkage materials // Applied solar energy. 28:5, 1992. Pp. 77-79.
14. Очилов Л.И., Абдуллаев Ж.М. Изъятие пресной воды из подземных грунтовых вод при помощи гелиоустановки водонасосного опреснителя // Молодой ученый. 10, 2015. С. 274-277.
15. Курбанов К., Очилов Л.И. Определение механических воздействий гидротехнических сооружений с помощью оптических волоконных датчиков // Молодой ученый. 10, 2015. С. 247-251.
16. Ochilov B.M., Narzullaev M.N. Increasing the efficiency of solar heat treatment of liquid foodstuffs with the help of reflecting systems // Applied solar energy, 1996. № 32 (3). Pp. 78-79.
17. Nasirova N.K. Bound and ground states of a spin-boson model with at most one photon: non-integer lattice case // Journal of Global Research in Mathematical Archives (JGRMA). 6 (2019), pp. 22-24.
18. Насырова Н.К. Методика изучения квантовой механики в программе бакалавриата // Ученый XXI века. № 5-3, 2018. С. 72-74.
19. Kodirov J.R., Khakimova S.Sh., Mirzaev Sh.M. Analysis of characteristics of parabolic and parabolocylindrical hubs, comparison of data obtained on them // Journal of TIRE 2, 2019. Pp. 193-197.
20. Кодиров Ж.Р., Маматрузиев М. Изучение принципа работы устройстванасосного гелио-водоопреснителя // «Молодой ученый». 26, 2018. С. 48-49.
21. Ибрагимов С.С. Результаты испытания водоопреснителя парникового типа // «Молодой ученый». № 25 (159), 2017. С. 67-68.
