3.2 Задание 2 Изучение зависимости момента инерции маятника Обербека от положения грузиков на стержнях при постоянном моменте силы

3.2.1 Во втором задании будет применяться J₀– величина момента инерции маятника Обербека без грузиков - из Задания 1. Наматывать нить только на один шкив – большего радиуса (r₂).

Рисунок 2 Маятник Обербека:

1 – малый шкив; 2 - большой шкив; 3 - внешний несущий диск; 4 – стержни с делениями; 5 – грузики; 6 – гиря;

x– расстояние от грузика до диска 3;R– расстояние от оси вращения до центра грузика 5

Таблица 3 Табличные и однократно измеренные величины

Обозначения физических величин
h  h,м	r2  r2,м	l  l,м	r3  r3,м	mГ  mГ,кг
1,50  0,005				0,265  0,0005

Таблица 4 Экспериментальные и расчетные величины

Обозначения физических величин
t,с	x,м	R,м	J,кгм2	Jэксп,кгм2	Jтеор,кгм2
	0
	0,04
	0,08
	0,12
	0,16

3.2.2 Надеть грузики на стержни и закрепить их вплотную к несущему диску 3, при этом расстояние на стержне x= 0.

3.2.3 Штангенциркулем провести измерения согласно рисунка 2, где l– высота цилиндрического грузика 5,м;r₃– радиус внешнего несущего диска 3, в который вкручены стержни,м.

Значения величин занести в таблицу 3.

3.2.4 Провести измерение времени прохождения гирей 6 расстояния h=1,5м.

Штангенциркулем измерить x– длину открытой части стержня 4 вм; (цена деления на стержне равна 2см= 0,02м). Общее расстояниеRот центра масс каждого из грузиков 5 до оси вращения находить как сумму:

. (11)

Записать все полученные значения в таблицу 4.

3.2.5 Последовательно отодвигая все 4 грузика на одинаковое расстояние (4 см= 0,04м) от несущего диска 3, определять время, затрачиваемое гирей 6 на такой же путьh=1,5м. Проделать с различнымиxне менее 5 опытов. РассчитатьRпо формуле (11) в каждом опыте.

3.2.6 Рассчитать для всех опытов моменты инерции Jпо формуле (10) или (10а). Масса гириmтакая же, как и в задании 1.

3.2.7 Экспериментальные значения момента инерции четырех грузиков найти как разность момента инерции маятника Обербека с грузиками Jи момента инерции маятника Обербека без грузиков (крестовины)J₀(из первого задания):

J_эксп = J – J₀. (12)

3.2.8 Найти теоретические значения моментов инерции четырех грузиков, считая их материальными точками:

J_теор= 4m_ГR². (13)

3.2.9 Построить 2 графика на одних и тех же осях J_теор=f(R) иJ_эксп=f(R) (по осиx– расстояниеR, по осиy– моменты инерцииJ_теориJ_эксп).

3.2.10 Рассчитать инструментальную относительную погрешность определения момента инерции маятника Обербека без грузиков J₀, учитывая инструментальные погрешностиm,g,h,r,tсоответствующих приборов по формуле:

. (14)

Найти абсолютную погрешность (инструментальную):

J_0инс=_J oJ₀. (15)

3.2.11 Окончательный результат записать в числовой форме:

J₀ =J₀  J₀,

где J₀– одна из двух погрешностей: экспериментальнаяJ_0экс(п.3.1.10 из задания 1) или инструментальнаяJ_0инс(п.3.2.10) – выбрать ту, которая больше.

3.2.12 Сделать выводы.