Выполнение работы
1. Убедиться, что флажок рамки при колебаниях не задевает фотоэлемент. Снять полуцилиндры со стержня, определить массу цилиндра (как суммарную массу половин). Записать массу и момент инерции рамки, указанный на установке, в табл. 1.
Включить установку в сеть 220 В, нажать кнопку Сеть на задней стенке секундомера.
2. Определить период колебаний ненагруженной рамки Тр. Для этого отвести рамку к электромагниту. Магнит притянет рамку. Нажать кнопку Пуск. Магнит отпустит рамку. Начнется счет времени и числа колебаний. Чтобы измерить время десяти колебаний t следует после совершения девятого колебания нажать кнопку Стоп. Период равен Tр=t/10. Результат записать в табл. 1.
Таблица 1
Момент инерции Jрам, кг∙м2 |
0,815∙10-4 |
Масса цилиндра mцил, кг |
|
Период колебаний, Трам, с |
|
4. Сместить оба полцилиндра от оси по стержню на одинаковое расстояние в противоположные стороны. Измерить расстояние между осью маятника и серединой полуцилиндров. Измерить соответствующий период колебаний. Опыт повторить не менее пяти раз во всём интервале расстояний а. Результаты записать в табл. 2.
Выключить установку.
Таблица 2
Расстояние а, см |
|
|
|
|
|
|
Период с цилиндром Тцил, с |
|
|
|
|
|
|
Момент инерции Jцил, кг/м2 |
|
|
|
|
|
|
Квадрат расстояния а2, м2 |
|
|
|
|
|
|
5. Произвести расчеты в системе СИ. Рассчитать момент инерции цилиндра по формуле (7) для различных расстояний полуцилиндров от оси. Рассчитать квадраты расстояний а2. Записать в табл. 2.
6. Построить график зависимости момента инерции цилиндра от квадрата расстояния цилиндра от оси а2. Размер графика не менее половины страницы.
Около точек провести прямую линию так, чтобы сумма отклонений была минимальна. Построить на экспериментальной линии, как на гипотенузе, треугольник (рис. 3). Определить угловой коэффициент линии по координатам вершин А, В
.
(8)
6
.
Сравнить полученное значение углового
коэффициента m
с массой составного цилиндра mцил.
Оценить относительную погрешность
выполнения теоремы Штейнера
.
7. Сделать выводы.