Измерение момента инерции маятника

На ролик маятника заложить выбранное кольцо, прижимая его до упора.

На ось маятника намотать нить подвески и зафиксировать ее.

Проверить, отвечает ли нижняя грань кольца нулю шкалы на колонке. Если нет, отвинтить верхний кронштейн и отрегулировать его высоту. Привинтить верхний кронштейн.

Нажать клавишу «ПУСК» миллисекундомера.

Деблокировать гайку ворота для регулирования длины нити таким образом, чтобы край стального кольца после опускания маятника находился около 2 мм ниже оптической оси нижнего фотоэлектрического датчика. Одновременно произвести коррекцию установки маятника, обращая внимание на то, чтобы его ось была параллельной основанию прибора. Блокировать вороток.

Отжать клавишу «ПУСК» миллисекундомера.

Намотать на ось маятника нить подвески, обращая внимание на то, чтобы она наматывалась равномерно, один виток рядом с другим.

Фиксировать маятник при помощи электромагнита, обращая внимание на то, чтобы нить в этом положении не была слишком скручена.

Повернуть маятник в направлении его движения на угол около 5^о.

Нажать клавишу «СБРОС».

Нажать клавишу «ПУСК».

Прочитать и записать измеренное значение времени падения маятника.

Определить замер времени 5 раз.

Определить значение среднего времени падения маятника по формуле:

(12)

где n – количество выполненных замеров, t_i – значение времени, полученное в i – том замере, t – среднее значение времени падения маятника.

По шкале на вертикальной колонке прибора определить расстояние, проходимое маятником за время падения.

Используя формулу (11) и известные значения диаметров d_о и d_н , определить диаметр оси вместе с намотанной на нее нитью.

По формуле (10) вычислить массу маятника вместе с кольцом, наложенным в данном опыте. Значения масс отдельных элементов нанесены на них.

По формуле (9) определить момент инерции маятника.

Сравнить с теоретическим значением момента инерции

I_теор = I_о + I_к + I_р

где I_о – момент инерции оси, I_к - момент инерции кольца, I_р – момент инерции ролика, которые вычисляются по следующим формулам:

I_о = m_od_o²/8 I_к = m_к(d_к² + d_р²)/8 I_р = m_р(d_р² + d_о²)/8

Проделать аналогичные измерения и сравнение с теорией для двух других колец.

В отчете должны быть приведены полученные экспериментально и теоретически вычисленные значения трех моментов инерций с определенными погрешностями результатов (как экспериментальных, так и теоретических).

Лабораторная работа № 12 Связанные колебания. Порядок выполнения работы

1. Измерение частоты синфазных колебаний:

а) Проверить выравнивание прибора; установить стержни маятников параллельно друг другу.

б) Установить обоймы, крепящие пружины на верхней части стержней маятников, а грузы на нижней части стержней для обоих маятников на одинаковом расстоянии (одинаковые грузы и пружины); отсоединить пружины от обоймы, соединяющей маятники со стержнем возбуждающего колебания.

в) Нажать кнопку «сеть».

г) Отклонить маятники в одинаковую сторону на угол 6 и пустить их; нажать переключатель «сброс».

д) После подсчитывания прибором около 10 периодов колебаний маятника нажать кнопку «стоп»

По измеренным данным можно вычислить частоту синфазных колебаний сопряженных маятников.

ω₁=2пf=2пN/t

где N - количество периодов, t - продолжительность измерений.

Сравнить с теоретической частотой ω_1t (вычисленной по формуле (12)). Повторить измерения 2-3 раза.