Обработка результатов измерений
Пользуясь полученными данными, рассчитайте периоды колебаний по формулам
и
для каждого опыта.
По формуле (9) рассчитайте ускорение свободного падения, а затем его среднее значение.
Рассчитайте относительную и абсолютную погрешности измерений по формулам:
,
.
При
расчетах принять
.
Результат измерения ускорения свободного падения запишите в виде:
,
.Сделайте вывод о соответствии полученного результата табличному (прил. 1).
Контрольные вопросы
Сформулируйте закон всемирного тяготения.
Дайте определение понятия напряженность гравитационного поля.
Дайте определение понятия потенциал гравитационного поля.
Укажите основные свойства колеблющегося маятника.
Дайте определение понятий математический и физический маятники.
Что называется приведенной длиной физического маятника.
В чем основное свойство центра качания маятника?
Изложите идею метода измерения g физическим маятником.
Лабораторная работа № 6 Определение момента инерции
Цель работы: познакомиться с одним из методов экспериментального определения момента инерции твердого тела.
Оборудование: автоматизированная установка «Крутильный маятник».
Основные теоретические сведения
Момент инерции – это скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности при вращательном движении. Инертностью называется способность тел сохранять состояние покоя или равномерного движения. При поступательном движении мерой инертности является масса тела.
Моментом
инерции системы (тела)
относительно оси вращения называется
скалярная физическая величина, равная
сумме произведения масс
материальных точек системы на квадраты
их расстояний до рассматриваемой оси:
.
В случае непрерывного распределения масс эта сумма сводится к интегралу:
,
где – плотность тела;
– объем тела; – масса тела;
– расстояние от оси вращения.
Для некоторых однородных тел правильной геометрической формы эти интегралы посчитаны и приведены в таблицах (прил. 5).
Единица измерения момента инерции в СИ:
(килограмм-квадратный метр).
Момент инерции легко рассчитать только в случае тела однородного по плотности и симметричного относительно оси, проходящей через центр инерции (воображаемая точка, в которой можно считать сосредоточенной всю массу системы). Момент инерции тела относительно произвольной оси можно вычислить, используя теорему Штейнера: момент инерции тела относительно любой произвольной оси равен сумме момента инерции относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями :
.
Момент инерции тел неправильной геометрической формы проще определить экспериментально, чем рассчитать.