- •Обработка результатов измерений в физическом практикуме
- •Погрешности прямых измерений
- •Погрешности косвенных измерений
- •Правила представления результатов измерения
- •Правила построения графиков
- •Динамика поступательного движения Работа1. Оценка точности прямых и косвенных измерений
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерений диаметра проволоки штангенциркулем и микрометром
- •Результаты измерений тока и напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Работа2. Эквивалентность гравитационной и инертной масс
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа3. Изучение законов механики с помощью прибора атвуда
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Динамика вращательного движения
- •Работа4. Определение моментов инерции параллелепипеда методом крутильных колебаний
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа5. Определение момента инерции с помощью маятника Обербека
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа6. Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника максвелла
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа7. Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа9. Изучение прецессии гироскопа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа11. Определение отношения
- •Методом стоячей волны
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа12. Определение коэффициента вязкости, длины свободного пробега и эффективного диаметра молекулы газа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа13. Определение коэффициента вязкости жидкости
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа14. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендательный библиографический список
- •Содержание
Контрольные вопросы
1. Что такое момент инерции? От чего он зависит? Как можно рассчитать момент инерции относительно оси вращения?
2. Каков физический смысл основного уравнения динамики вращательного движения? Что такое момент силы?
3. Как выглядит график зависимости момента инерции в координатах J–r2иJ–r? Почему результаты опыта лучше обрабатывать в координатахJ–r2?
4. Почему график зависимости J = f(r2) не проходит через начало координат? Какой смысл имеет величинаJ0?
5. Какой смысл имеет тангенс угла наклона графика к горизонтальной оси?
Работа6. Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника максвелла
Цель работы – изучить устройство маятника Максвелла и определить с его помощью момент инерции твердых тел.
Общие сведения
Маятник Максвелла представляет собой однородный диск С, через центр которого проходит металлический стерженьD(рис.1). К концам этого стержня прикреплены две нити. Они тщательно, виток к витку, наматываются на стержень в направлении от его конца к диску. При освобождении маятника возникает поступательное движение вниз и вращательное вокруг оси симметрии. Вращение, продолжаясь по инерции в низшей точке движения (когда нити уже размотаны), приводит вновь к наматыванию нити на стержень, дискподнимается, и движение снова повторяется, т.е. возникают колебания.
.
Из закона сохранения энергии следует, что полная энергия маятника в верхнем и нижнем положениях должна быть одинакова, т.е.
.
Отсюда момент инерции
(1)
Поскольку поступательное движение маятника возникает только за счет вращательного, то угловая () и линейная (v) скорости связаны соотношением
. (2)
Подставив уравнение (2) в (1), получим
. (3)
Для равнопеременного движения связь между h, v иtможет быть записана в виде
.
Подставив выражение для vв формулу (3), получим окончательно
. (4)
Формулу (4) можно было бы вывести и на основе уравнений динамики для поступательного и вращательного движения.
Маятник представляет собой диск 5, закрепленный на оси 6, подвешенной на двух нитях 4 (бифилярный подвес). На диск можно насаживать сменные кольца 12, изменяя таким образом момент инерции системы.
Маятник удерживается в верхнем положении электромагнитом 10. Фотоэлектрические датчики 3 и 11 соединены с электронным секундомером 2. Верхний электронный датчик задает момент начала движения маятника, а нижний – момент окончания движения (опускания) маятника.