монета и магнит

“Турнир на младите физици”, 2011/2012

1.05.23

1

“Турнир на младите физици”, 2011/2012

СОУ „Васил Левски”, ТроянУчастници: Белослава Валентинова Дамянова-11 класВелислава Стоянова Иванова-11 класВергиния Веселинова Борисова-11 класПламен Веселинов Пеев-11 класРъководител:

Д-р Надка Иванова-Данкова, преподавател по физика и астрономия

1.05.23

2

9.Монета и магнит

Поставете монета вертикално върху магнит. Наклонете монетата спрямо магнита и я пуснете. Монетата може да падне върху магнита или да се върне към вертикалното си положение. Изследвайте и обяснете движението на монетата.

1.05.23

3

Хипотеза

Монетата пада върху магнита, или се връща в първоначалното си положение, в зависимост от формата на магнита и силовите линии на неговото поле. От значение е ъгъла, на който наклоняваме монетата.

1.05.23

4

Необходими уреди и материали

1.05.23

5

Магнити с различна форма:•Подковообразен•Пръстеновиден•ПръчковиденМонети от 10 ст.,5 ст.,2 ст.ТранспортирКамера

Ход на работата

Правим опити с различни монети и определяме, кои от тях имат свойството да се привличат от магнит.

Избраните монети-от 5 и 2 ст., използваме за целите на експеримента.

Последователно правим опити с различни по вид магнити. Определяме онези положения,при които монетата се застоява на ръба си, както и положенията , в които тя е нестабилна.

1.05.23

6

Ход на работата

При някои от положенията тя вибрира. Определяме честота на трептенията при различни разположения на монетата спрямо полюсите на магнита. Правим сравнение.

Търсим други характерни положения на монетата.

Анализираме получените резултатиПравим изводи

1.05.23

7

Разсъждения и изводи

1.05.23

8

Експерименти

За подковообразен магнит монетата се разполага по посока на магнитните индукционни линии, свързващи двата полюса.

За пръстеновиден магнит монетата е най- устойчива по радиалните линии на магнита.

Тези резултати потвърждават нашата хипотеза, че от най-голямо значение е силата, породена от полето и вихровите токове, възникващи при движението на монетата в него.

1.05.23

9

Разсъждения и изводи

При отклонение на монетата на ъгъл, по-голям от един граничен ъгъл, който в теоретичната част отбелязваме с , монетата се привлича от магнита. Опитно установяваме, че този ъгъл , при нашите опити е: 100

1.05.23

10

Разсъждения и изводи

Монетите, които използваме се ориентират по посока на областите с по- голяма индукция на полето. Следователно, тези монети са от парамагнитно вещество. Южният полюс на намагнитената парамагнитна монета е насочена към северния полюс на силния магнит и затова монетата се привлича от него.

1.05.23

11

Действащи сили:Връщаща сила: F= - kx, където: к е коефициента на еластичност;x e отклонениетоСъпротивителна сила: Fs= - rv, където: r e коефициента на

триене(съпротивление)v е скорост на движениеFm e сила, породена от вихровите токове,

възникващи поради пресичането на силовите линии на полето от монетата

1.05.23

12

Трептенията на монетата затихват поради действието на силите на триене и съпротивление на средата. Това води до намаляване на механичната енергия на монетата и намаляване на амплитудата на нейните трептения. На следващата фигура е представена графиката на затихващите трептения на монетата

1.05.23

13

Графика на зависимостта на амплитудата на затихващите трептения от времето

1.05.23

14

Разсъждения и изводи

монети:r/m=2 За монетата от 5 ст: =2,6За монетата от 2 ст.: =3,36, което

потвърждава извода за инертността на по- голямата монета

1.05.23

15

Разсъждения и изводи

1.05.23

16

F Fs

G

xy

Fm

1.05.23

17

Разсъждения и изводи

С помощта на камера заснемаме трептеливото движение на монетата и определяме средната стойност на периода на трептенията и по формулата: T=t/n, където n e броят на трептенията за време t: T = 0,14 s; = 1/T =0,83 Hz

T = 2 /; = 2 /Т = 44.8 HzТук е собствената циклична честота на затихващите трептения

1.05.23

18

Разсъждения и изводи

Определяне на амплитудата на трептенията А:

sin = A/D 100

D = 1,9 cm A = 0,3 cm =0,003 m

1.05.23

19

Fm

Разсъждения и изводи

Определяне на инерчните моменти на двете монети- от 5 ст и 2 ст I1 = m1 .r1

2 = m1 .D 12

I2 = m2 .r22 = m2 .D 2

2

I1 > I2

1.05.23

20

Разсъждения и изводи

Инерчният момент е мярка за инертността на монетите. Следователно монетата от 5 ст се съпротивлява повече под действието на сила.

За да се задвижи монетата е необходимо да се създаде въртящ момент спрямо оста

ОY: M=F1.D11.05.23

21

Интернет източници

http://phys.tu-sofia.bg/ef/Phys%202/Lektzii/Trepteniya/15%20vupros.pdf

http://physics-lectures.ru/mexanicheski-kolebaniya-i-volny/7-7-zatuxayushhie-kolebaniya/

http://www.pmgsh.bg/bg/articles/category1/article40.html

1.05.23

22