Описание экспериментальной установки
На вертикальной стойке 1 закреплены кронштейны 2, 3 и 4. На кронштейне 3 смонтирован маятник Обербека - цилиндрическая муфта с ввинченными в нее четырьмя стержнями 6. На стержнях могут перемещаться грузы 7. На кронштейне 3 смонтирован также электромагнит с фрикционным тормозом, который может удерживать маятник Обербека в неподвижном положении. Маятник Обербека жестко соединен с двухступенчатым шкивом 8; на шкиве имеется приспособление для закрепления нити. Намотанная на шкив нить перекинута через блок 9, установленный на кронштейне 2. Другой конец нити соединен с грузом 10. На кронштейне 4 смонтирован фотоэлектрический датчик 11, который выдает электрический сигнал на миллисекундомер 12 для окончания счета времени движения груза. Начальное и конечное положение груза фиксируется с помощью миллиметровой линейки. Общий вид экспериментальной установки приведен на рис. 3.3.
Задания на проведение работы
На данной экспериментальной установке студенты могут выполнять задачи 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 и 2.5. Опытным путем определяются: моменты инерции грузов, находящихся на стержнях маятника Обербека; момент инерции маятника Обербека с учетом сил трения в подшипниках маятника; момент сил трения в подшипнике маятника; отношение моментов сил, действующих на маятник Обербека при его движении, при условии, что нить намотана на шкивы разных радиусов; проводится проверка формулы для периода колебаний физического маятника.
Вариант задания определяет преподаватель для каждого студента индивидуально.
Ниже подробно описан порядок выполнения работы в задании 2.1. Для всех остальных заданий студенты должны предварительно продумать заголовки и структуру дополнительных таблиц (если таковые необходимы), вид графиков, а также самостоятельно вывести соотношения для оценки погрешности измерений. При выводе соотношений для оценки погрешности пользоваться материалом п.3 теоретического введения.
Порядок выполнения работы в заданиях
1. Выписать данные спецификации измерительных приборов.
2. Снять грузы m со стержней крестовины. Убедиться, что система находится в безразличном равновесии.
3. Закрепить нить на малом шкиве (d=42,0 мм) и, вращая крестовину против часовой стрелки, перевести груз m1 в верхнее положение.
Указание: вращать крестовину против часовой стрелки следует, удерживая клавишу ПУСК в нажатом положении, либо при выключенной клавише СЕТЬ.
4. Нажать клавишу сеть миллисекундомера. При этом загораются лампочки цифровой индексации миллисекундомера и лампочка фотодатчика, включается электромагнитный фрикцион, который зафиксирует крестовину в заданном положении.
5. Определить положение груза m1на миллиметровой шкале по положению нижнего торца грузаy1. Определить положение оси фотодатчикаy2на миллиметровой шкале по метке, нанесенной на фотодатчике. Нажать кнопку СБРОС. Убедиться, что на индикаторах установились нули.
6. Нажать клавишу ПУСК и удерживать ее в нажатом положении до тех пор, пока груз m1не опустится на резиновую подставку фотодатчика. Отпустить клавишу ПУСК. При этом включится электромагнитный фрикцион и затормозит крестовину. Провести отсчет времени движения груза1.Результат записать в таб. 3.1.
7. Нажать клавишу ПУСК и, удерживая ее в нажатом положении, вращать против часовой стрелки до тех пор, пока груз m1 не займет исходное положение, соответствующее координате нижнего торцаy1. Отпустить клавишу ПУСК. Пункты 3-7 повторить не менее пяти раз.
8. Закрепить грузы mпосредине стержней крестовины так, чтобы система находилась в безразличном равновесии. Определить среднее расстояниеRот центров масс грузовmдо оси вращения. Для этого измерить линейкой расстояния между наружным торцом одного груза и внутренним торцом противоположного груза для каждой пары грузов:l/для одной пары противоположных грузов,l// -для второй пары грузов. При этомR=(l/+l//)/4.
9. Повторить пункты 5-7 для этого случая не менее пяти раз. Результаты измерений 2записать в табл. 9.1.