Список заданий:

Задание 1: Используя крутильный маятник определить мо­мент инерции тела относительным методом.

При выполнении данного задания данного задания используется крутильный маятник, который представляет собой рамку, укрепленную на двух упругих подвесах. Исследуемое и эталонное тело поочередно закрепляются в рамке, и определяются их периоды. Так как рамка сама имеет некоторый момент инерции, то необходимо это учитывать при использовании формулы (4). Из формулы периода крутильных колебаний в первом случае определяется суммарный момент инерции рамки и эталонного тела , а во втором – момент инерции рамки и исследуемого тела . Для исключения момента инерции рамки необходимо измерить период колебаний рамки, не изменяя ее параметров. В результате мы получаем систему из трех уравнений:

Решая которую можно вывести формулу для определения момента инерции исследуемого тела (формулу вывести при подготовке к работе).

Задание 2:Определить момент инерции тела неправильной геометрической формы с помощью трифилярного подвеса.

Для выполнения этого задания необходимо вначале определить момент инерции пустой платформы, а затем момент инерции платформы с телом, момент инерции которого необходимо найти. Разность этих моментов и будет равна моменту инерции тела.

Задание 3: С помощью трифилярного подвеса проверить теорему Штейнера-Гюйгенса.

Для выполнения этого задания ис­пользуются два одинаковых диска, которые вначале помещают в центре платформы и определяют период колебания, а затем их раз­мещают симметрично относительно центра платформы и вновь оп­ределяют период колебаний. По результатам экспериментов находят моменты инерции системы в первом и во втором случаях, затем их разность, и убеждаются в том, что эта разность равна удвоенному произведению массы диска на квадрат расстояния от центра платформы.

Для получения зачета необходимо:

1. Представить отчет по установленной форме.

2. Уметь:

• выводить формулы для периода крутильных колебаний и периода трифилярного подвеса.

• доказывать теорему Штейнера-Тюйгенса.

• вычислять моменты инерции тел правильной геометри­ческой формы.

3. Уметь отвечать на вопросы типа:

• каков физический смысл понятия «момент инер­ции»?

• как определяют момент инерции относительно точки?

• как определяют момент инерции относительно оси вращения?

• может ли масса тела рассматриваться как сосредо­точенная в его центре, если требуется рассчитать момент инерции тела?

• два диска одинаковой массы и толщины сделаны из металлов различных плотностей. Какой из них облада­ет большим моментом инерции?

• в чем состоит свойство аддитивности момента инерции?

Работа № 8

«ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ, ЛЕЖАЩИХ В ОСНОВЕ ЯВЛЕНИЯ

ПРЕЦЕССИИ ГИРОСКОПА».

Цель работы: Изучение законов динамики вращательного движения твердо­го тела.

Вопросы для допуска к работе:

1. Что называют гироскопами?

2. Как направлены векторы угловой скорости, углового ускорения?

3. Как направлены векторы момента силы, момента импульса?

4. Основной закон динамики вращательного движения.

5. Что характеризует момент инерции тела и от чего зависит его величина?

6. Как изменится характер вращения тела, если момент внешних сил направлен вдоль оси вращения (оба случая), перпендикулярно этой оси, под углом к ней?

7. Что называют прецессией гироскопа и при каких условиях она возникает?

8. Объясните, почему под действием момента внешних сил, перпендикулярного оси импульсов быстро вращающегося волчка, эта ось начинает совершать вынужденную прецессию?

9. Как связана угловая скорость прецессии с моментом сил?

10. С какой угловой скоростью прецессирует ось симметрии волчка и мгновенная ось вращения?

11. В чем состоит гироскопический эффект и как его объяснить?

12. Где применяется гироскопический эффект?

13. Какие силы называют гироскопическими и какова их природа?

14. Приведите примеры использования гироскопических сил?