I. Проверка прямой пропорциональности углового ускорения маятника результирующему моменту приложенных сил

Если при постоянном моменте инерции маятника изменить массу подвешиваемого к нему груза, то согласно формуле (6), изменится и вращательный момент, действующий на маятник.

В соответствии с основным законом динамики вращательного движения (3) изменение момента силы при приведет к изменению углового ускорения маятника:

, (8)

. (9)

Следовательно, меняя момент сил, можно проверить соотношение:

. (10)

Основной закон динамики вращательного движения (3) позволяет по известным значениям момента силы и углового ускорения определить момент инерции маятника. При этом для повышения точности в качестве момента инерции маятника целесообразно взять его среднее значение:

, (11)

где

, (12)

. (13)

II. Проверка обратной пропорциональности углового ускорения маятника

моменту его инерции

Если при постоянном моменте силы изменить момент инерции маятника, то в соответствии с формулой (3) изменится его угловое ускорение:

.

Следовательно, если взять в качестве величину, то должно выполняться соотношение

. (14)

Момент инерции маятника в работе можно изменить путем симметричного перемещения цилиндров вдоль стержней. Тогда

, (15)

где - момент инерции маятника в случае, когда расстояние от центра каждого цилиндра до оси вращения равно,- средний момент инерции маятника при первоначальном расстояниимежду центрами цилиндров и осью маятника,- масса одного цилиндра.

Примечание: Изменение углового ускорения тел при изменении положения цилиндров на стержнях скажется на значении момента силы. Однако его изменение, как показывает расчет, не превышает погрешности измерения, поэтому можно считать, что момент силы остается постоянным.

Описание установки

Установка представлена на рисунке 2.

Рис. 2

Установка включает: основание 1, вертикальную стойку 2, верхний кронштейн 3, средний кронштейн 4, кронштейн 5 для установки фотодатчика, фотодатчик 6. Основание 1 снабжено тремя регулируемыми опорами 7 и зажимом 8 для фиксации стойки.

Вертикальная стойка 2 выполнена из металлической трубы, на которую нанесена миллиметровая шкала. По стойке может перемещаться визир 19.

На верхнем кронштейне 3 размещается узел подшипников 9 с малоинерционным шкивом 10 для изменения направления движения капроновой нити 11, на которой подвешен груз 12.

На среднем кронштейне 4 размещены: узел подшипников 13, на оси которого с одной стороны закреплен двухступенчатый шкив 14, на котором имеется приспособление для закрепления капроновой нити 11, а с другой стороны находится крестовина, представляющая собой четыре металлических стержня 15, закрепленных в бобышке 16 под прямым углом друг к другу; электромагнитный тормоз 17.

На металлических стержнях 15 через каждые 10 мм нанесены риски.

Грузы 18 закреплены на металлических стержнях 15 и могут свободно перемещаться и фиксироваться на каждом стержне, что дает возможность ступенчатого изменения момента инерции крестовины.

Электромагнитный тормоз 17 предназначен для фиксации подвижной системы в начале эксперимента, выдачи электрического сигнала начала отчета времени и торможения подвижной системы после завершения отчета времени.

Кронштейн 5 имеет зажим для крепления на вертикальной стойке 2 и элементы фиксации фотодатчика.

Установка работает от электронного блока ФМ 1/1.