7
ции системы в некоторой эталонной (нулевой) конфигурации, то момент инерции в другой конфигурации
I |
э |
= I |
0 |
æ T |
ö2 |
(14) |
|
ç |
|
÷ |
|||||
|
|
è T0 |
ø . |
||||
За эталонную конфигурацию примем профиль без грузов.
Теоретический расчёт момента инерции
Поставим один груз массы m в положение 0. Из (1) следует, что момент инерции подвижной части колебательной системы
где |
I |
1 |
|
I0- = I0 + I1 , |
(15) |
||
|
–pмомент инерции груза относительно его оси. Если сместить груз в поло- |
||||||
|
|
|
p |
|
|
|
|
жение ( = 1, 2, 3, 4), то |
Ip- = I + I |
1 |
+ mrp |
||||
где |
rp |
p |
0 |
|
2 , |
||
|
|
– расстояние -го гнезда от оси системы (см. ТАБЛ. 1). |
|||||
По теореме Штейнера (2) момент инерции груза (без профиля и шкива) относи-
тельно оси системы |
|
|
|
|
|
|
Ip |
= I |
+ mrp |
|
|
(16) |
||
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 . |
|
|
|
I |
0, |
I |
0– |
и |
Ip Ip = Ip- - I0 . |
|
|
(17) |
||||||
В эксперименте измеряют |
|
|
|
– и сравнивают с результатом расчёта по фор- |
||||||||||
мулам (15), (16) и (17). |
|
|
|
|
|
|
|
q |
, то момент( |
инерции) |
колебательной системы |
|||
Если добавить второй груз в гнездо |
0 |
|
||||||||||||
|
|
|
Ipq |
т |
= I |
|
2 1 |
2 |
|
2 . |
(18) |
|||
|
|
|
|
|
+ I |
+ m rp |
+ rq |
|
||||||
3. Порядок выполнения работы
1.Измерение жёсткости системы пружин (РИС. 3)
1)Подвесьте обе пружины, зацепив их друг с другом, на кронштейн подвеса стойки.
2)Подвесьте к пружинам два калибровочных груза общей массой m1 = 2m0.
3)Зафиксируйте статическое положение l1 стрелки на шкале измерительной линейки. Запишите результат в ТАБЛ. 2.
4)Подвесьте к пружинам четыре груза общей массой m2 = 4m0.
5)Зафиксируйте статическое положение l2 стрелки на шкале измерительной линейки. Запишите результат в ТАБЛ. 2.
2.Сборка колебательной системы в соответствии с РИС. 2
1)Снимите калибровочные грузы с пружин, а обе пружины – с подвеса.
2)Прицепите пружины к обоим концам ремня.
3)Наденьте ремень на шкив и прицепите свободные концы пружин за штыри стойки. Отрегулируйте положение ремня, так чтобы острие язычка находилось строго под фотодатчиком.
3.Подключите оптический датчик к входу концентратора, присоединив последний к USB-входу компьютера.
8
4. После включения компьютера запустите программу «Практикум по физике» (окно программы показано на РИС. 6). На панели устройств выберите соответ-
ствующий сценарий эксперимента (Alt + C) 
.
5. Запустите измерения для выбранного датчика и сразу после запуска приведите в движение колебательную систему (Ctrl + S) 
.
6. После записи нескольких (7-8) импульсов перекрытия остановите измерения
(Ctrl + T) 
.
7.Выделите область из 5-6 импульсов перекрытия для её детального просмотра с увеличенным масштабом (Alt + левая кнопка мыши).
8.Измерьте период колебаний маятника по передним или задним фронтам соседних чётных (либо нечётных) импульсов перекрытий путём постановки жёлтого (левая кнопка мыши) и зелёного маркера (правая кнопка мыши) на соответствующие фронты импульса перекрытия (РИС. 6). Запишите результат в ТАБЛ. 3. Проделайте измерения 5 раз.
Рис. 6
9.Поставьте один груз в положение 0. Измерьте период колебаний системы по ПП. 5-8. Запишите результаты в ТАБЛ. 3.
10.Поставьте два груза в положения, указанные преподавателем, например: 2-2 (p = 2, q = 2), 1-0 (p = 1, q = 0), как по разные стороны от оси системы (период коле-
баний T¢ ), так и по одну сторону (T¢¢ ). Измерьте период колебаний системы по
pq pq
ПП. 5-8, при этом измерения периода колебаний в каждой конфигурации повторить 3 раза. Запишите результаты в ТАБЛ. 3.