Кольцом
Установите на ободе центрального диска дополнительное кольцо и выполните регулировку длины нити.
Внимание: для установки кольца используйте имеющуюся в нём прорезь, сквозь которую пропускается нить. На внутренней поверхности кольца с одной стороны имеется круговой упор, необходимый для центровки кольца на ободе диска Кольцо устанавливайте со стороны, противоположной этому упору, затем пальцами обеих рук прижмите диск к поверхности упора так, чтобы кольцо симметрично (без перекоса) располагалось на ободе диска
Для регулировки длины нити (не трогая фотозатвора) укоротите нить, намотав один виток на регулировочный винт. Затем проверьте точность регулировки по величине площади светового пятна, отсекаемого нижним срезом кольца (см. п. 4.2.1). Выполните несколько пробных пусков для проверки срабатывания фотозатвора.
Проведите измерения и обработку результатов в соответствии с методикой, описанной в задании №1. Учтите, что масса диска с кольцом равна m = mд + +mк.
Задание №3. Определение максимальной и средней сил
натяжения при рывке нити
Для выполнения задания ознакомьтесь с Приложением 1, изучите метод расчёта сил натяжения нити при рывке в нижней точке спуска диска Максвелла
Значение максимальной силы натяжения S*max вычисляется с помощью формулы (1П-20), значение средней силы натяжения S*ср - с помощью формул (1П-23) или (1П-26) Приложения 1.
Для расчётов используйте результаты измерений, полученные в
заданиях №1 и №2.
Примечание. Расчёты по формулам Приложения I проводятся при условии, что за время рывка нити потери энергии отсутствуют, т. е. все действующие силы являются потенциальными. Для реальных нитей это условие может выполняться лишь приближённо. Либо вообще не выполняться, когда, например, нити обрываются. Определение сил, действующих при неупругих деформациях, в том числе разрушающих нагрузок, изучается в курсе "Сопротивление материалов".
5. Вопросы для проверки (примерные)
5.1. Объяснить цели и методику эксперимента. Какие задания выполняются в данной работе и какие результаты получены способом прямых и косвенных измерений?
5.2. Понятие о линейных и угловых скоростях и ускорениях, массе и моменте инерции, силе и моменте силы, импульсе и моменте импульса.
5.3. Понятие о качении твёрдых тел и способы описания качения. Понятие о мгновенном центре скоростей и оси мгновенного вращения. Законы динамики при поступательном и вращательном движениях тел.
5.4. Какой вид механического движения твёрдого тела реализуется при скатывании тел по двум отвесным нитям?
5.5. Какие силы в механике называются потенциальными и непотенциальными? Привести перечень потенциальных и непотенциальных сил.
5.6. Понятие об энергии и работе силы. Общефизический закон сохранения энергии. Понятие о механической энергии. Закон сохранения механической энергии.
5.7. Объяснить, почему диск Максвелла с добавочным кольцом опускается медленнее, чем диск без добавочного кольца.
5.8. Как найти момент инерции кольца относительно оси симметрии, перпендикулярной его плоскости, используя результаты опытов заданий №1 и №2?
5.9. Какие законы механики объясняют движение (качение по нитям) диска Максвелла "вверх" после рывка в нижней точке спуска.
5.10. Понятие о рывке нити. Расчёты сил натяжения во время рывка и при скатывании по нитям.
5.11. Объяснить, согласуются ли результаты эксперимента с условием пренебрежения непотенциальными силами, принятым для теоретических расчётов механического движения диска Максвелла.