2.4.2. Проверка зависимости моментов инерции грузов от расстояния до оси вращения.

1. Надеть на стержни крестовины маятника Обербека грузы _гр и укрепить их на одинаковых расстояниях от оси вращения так, чтобы маятник находился в состоянии безразличного равновесия.

2. Измерить расстояние R от оси до центра масс грузов.

3. Определить, как и в первом задании, угловое ускорение  и момент силы M, применяя только один груз m₁.

4. Вычислить момент инерции маятника с грузами .

5. Определить момент инерции грузов относительно оси вращения по формуле

_гр=,

где – момент инерции маятника без грузов.

6. Передвигая грузы _гр, укрепленные на крестовине, каждый раз на одно деление, повторить пункты 1-5, не изменяя груза m₁, подвешенного на нити.

7. Занести все данные в табл. 7 и построить график зависимости =f(R).

Таблица 7

N	m, кг	h, м	M, кгм2с–2	, c–2	tср , с	r, м	R, м	, кгм2	гр, кгм2
1
2
3
4
5
6

Контрольные вопросы

1. Какое движение называется вращательным? Перечислите физические величины, характеризующие вращательное движение.

2. Что называют моментом инерции материальной точки (твердого тела) относительно оси? В чем состоит физический смысл момента инерции?

3. Сколько моментов инерции может иметь данное тело?

4. Что называют центром масс системы тел?

5. Что называют моментом силы относительно оси? Как направлен момент силы относительно силы? Что такое радиус-вектор действия силы? Что такое плечо силы? Поясните на рисунке.

6. Как определяется направление вектора углового ускорения?

7. Как записывается основное уравнение динамики вращательного движения?

8. Как в данной работе можно менять вращающий момент сил?

9. Как устанавливается зависимость момента инерции грузов от расстояния до оси вращения?

10. Как экспериментально оценить момент сил трения?

11. Как выводятся формулы, используемые в работе?

Лабораторная работа № 3

Изучение физического и математического маятника

3.1. Цели и задачи работы

Целью работы является:

• Ознакомление студентов с понятием физического и математического маятников.

Задачей работы является:

• Определение значения ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

• Определение моментов инерции математического и физическогомаятников.

3.2. Теоретическая часть

3.2.1. Математический маятник

Математическим маятником обычно называют тело малых размеров (материальную точку), подвешенное к неподвижной точке на невесомой нерастяжимой нити и совершающее движение в вертикальной плоскости под действием силы тяжести (рис. 6).

Уравнение движения такой системы имеет вид

, или , где.

Для малых углов отклонения маятника, при которых , оно сводится куравнению гармонических колебаний

.

(3.1)

Решение данного уравнения может быть записано в виде

,

(3.2)

где А - амплитуда, - начальная фаза колебания.

Рис.6.

Таким образом, при малых амплитудах математический маятник совершает гармонические колебания с частотой ипериодом . Если определить период колебания математического маятника T1 при длине , а затем удлинить

нить и снова определить период колебания T₂ при длине , то

; ;,

откуда

(3.3)