1 курс. Солянка / физика / лабы / 3а / LAB_1.3a

ИТМО

Кафедра физики

Студент группы №1322 Смагин А.Н.

Отчет по Лабораторной работе № 3а

ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТВЕРДОГО

ТЕЛА ПУТЕМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Цель работы: Исследование крутильных колебаний и измерение момента инерции тела сложной формы.

Описание метода: момент инерции I -это величина, характеризующая инертность тела при вращательном движении. Определением I можно считать основной закон динамики вращательного движения:

где М - момент сил, приложенных к телу;  - его угловое ускорение.

Величина I, являясь аналогом массы, зависит также от размеров и формы тела. В работе измеряется момент инерции массивного диска относительно его геометрической оси.

Схема установки

Диск 1 закреплен на натянутой стальной проволоке, проходящей по его геометрической оси. На диск нанесена метка 3, совпадающая в положении равновесия с неподвижным указателем 4. Если диск повернуть на некоторый угол , то происходит закручивание проволоки. Тогда силы упругости стремятся вернуть диск в исходное положение.

Таким образом, тело совершает крутильные колебания. Измеряется период колебаний Т исследуемого диска (рамки для работы 3а). Затем определяется период Т₁ колебаний, состоящей из диска и наложенного на него эталонного тела с известным моментом инерции I₀.

Экспериментальная установка для работы 3а имеет ряд особенностей. В исходном состоянии рамка удерживается электромагнитом. При нажатии кнопки “ПУСК” рамка освобождается, и в системе начинаются крутильные колебания. При нажатии кнопки “СТОП” останавливается электронный секундомер, по истечению текущего периода колебаний. Индикаторы секундомера показывают число полных колебаний N и время t, за которые они произошли.

,

формула для расчета момента инерции I исследуемого тела.

В качестве эталонного тела берется груз в форме параллелепипеда. Его момент инерции определяется следующей формулой:

,

где a и b -длины сторон параллелепипеда, расположенные в горизонтальной плоскости.

Период колебаний Т - это продолжительность одного полного колебания.

Целесообразно при всех измерениях Т и Т₁ брать одно и то же значение N, тогда мы имеем:

,

где t и t₁ - непосредственно измеряемые промежутки времени (t₁=Nt₁; t=Nt).

Перечень приборов и принадлежностей: экспериментальная установка для измерения числа полных колебаний и времени за которые они произошли, стационарные весы, штанге циркуль, эталонный груз - параллелепипед.

Результаты измерений:

№	m,кг
1
2

масса параллелепипеда

№	t, с	t1, с
1
2
3
4
5
6
7
среднее

длительность времени для числа полных колебаний N=10 (для рамки и параллелепипеда)

№	a,м	b,м
1
2

длины сторон параллелепипеда