Следовательно, момент силы относительно оси маятника
Mz = mr(g - 2h/t2). (16)
Таким образом, изменяя массу m грузов на платформе, задают различные значения момента силы Mz, действующего на маятник. Определив экспериментально соответствующие значения углового ускорения и построив график зависимости e(Mz), можно проверить справедливость основного уравнения динамики вращательного движения. Построенный график должен представлять собой прямую линию, проходящую через начало отсчета. Получение зависимости такого вида подтверждает выполнение основного уравнения динамики вращательного движения.
Порядок выполнения работы
1. Закрепить грузы на крестовине маятника на одинаковых расстояниях от оси вращения. Убедиться, что крестовина находится в положении безразличного равновесия.
2. Измерить с помощью штангенциркуля диаметры шкивов D1 и D2. Рассчитать радиусы шкивов. Измерить и записать величину h.
3. Намотать нить с платформой на один из шкивов (по указанию преподавателя) так, чтобы платформа находилась на расстоянии не более 1 см от датчика запуска секундомера. Нить наматывать в один слой.
ВНИМАНИЕ: а) Намотка нити "внавал" приводит к неучтенному изменению момента силы в процессе опускания платформы с грузами; б) Размещение платформы на расстоянии более 1 см от датчика запуска приводит к появлению значительной начальной скорости в момент прохождения этого датчика и соответствующих погрешностей при определении времени, ускорения и момента инерции маятника Обербека.
4. Поместить на платформу 1-2 груза; общую массу m платформы с грузами занести в таблицу 2.
5. Плавно отпустив платформу с грузами, определить время прохождения ею расстояния h; результат занести в таблицу. Перед пуском добиться минимального колебательного и вращательного движения платформы.
6. Повторить опыт с той же массой грузов еще 2 раза.
7. Увеличивая число грузов на платформе каждый раз на 1 - 2 груза, провести 4 - 5 серий аналогичных измерений.
8. Намотать нить на шкив другого диаметра и провести измерения по п.п. 4 - 7. (Опыт проводится по указанию преподавателя).
9. Изменить момент инерции маятника Обербека, приблизив грузы на крестовине к оси вращения или удалив их от оси. Повторить измерения по п. 4 - 7. (Опыт производится по указанию преподавателя).
Таблица 2 - Таблица экспериментальных и расчётных данных
Опытные данные |
Расчётные данные |
|||||||
m, кг |
t1, с |
t2, с |
t3, с |
<t>, с |
Mz, Нм |
, рад/с2 |
Iz, кгм2 |
Iz кгм2 |
m1 |
... |
... |
|
|
|
|
|
|
m2 |
... |
... |
|
|
|
|
|
|
... |
... |
... |
|
|
|
|
|
|