106
.DOCБеларуский национальный технический университет
Кафедра “Техническая физика”.
Лаборатория механики и молекулярной физики.
ОТЧЁТ
по лабораторной работе №106
“Определение момента инерции твёрдого тела методом крутильных колебаний ”
Выполнил: студент гр. 101091-12
Стреж Е.А.
Проверил: Терехова И.Н.
Минск - 2004
1.Цель работы:
Изучить физическое содержание момента инерции твёрдого тела и методы его вычисления. Определить момент инерции твёрдого тела экспериментально методом крутильных колебаний с помощью крутильного маятника.
2.Приборы и принадлежности:
-
Штангенциркуль.
-
Крутильный маятник.
-
Исследуемое тело.
Схема установки:
(рис.1)
R – закреплённая на натянутой струне между базами А и В рамка со всеми деталями, в том числе с планкой Z N, перемещаемой балкой Р и исследуемым телом К. L – электромагнит, удерживающий в ждущем режиме рамку под начальным углом. F – фотоэлемент, отсчитывающий число колебаний по прерыванию луча заслоной Z от источника S.
3.Физическая модель:
1.Крутильный маятник рассматривается как жёсткий агрегат, а закрепляемые в нём тела – как абсолютно твёрдые.
2.Крутильные колебания маятника рассматриваются как свободные гармонические колебания без учёта затухания.
3.Считается, что крутильные колебания маятника определяются только по законам деформации кручения абсолютно упругого элемента маятника и законам вращения твёрдого тела.
4.Математическая модель:
- момент инерции эталонного тела
- момент инерции базовой рамки крутильного маятника
- момент инерции исследуемого тела
- период колебаний рамки
- период колебания рамки вместе с эталонным телом
- период колебаний рамки вместе с исследуемым телом
5.Методы вычисления момента инерции твёрдого тела.
где m – масса тела, а d – расстояние между параллельными осями.
главные центральные моменты инерции
6.Функциональная схема крутильного маятника.
Рис.1
7.Результаты эксперимента.
Таблица 1. Измерения эталонного тела
Таблица 2. Измерения колебаний маятника без и с эталонным телом.
Таблица 3. Измерение момента инерции исследуемого тела
8.Выводы
1) Для определения момента инерции базовой рамки крутильного маятника J0,выполняется два опыта. Сначала запускаются колебания крутильного маятника на “холостом ходу” и определяется период колебаний T0 по числу n0 колебаний.Затем базовая рамка заправляется эталонным телом и таким же образом определяется период колебаний крутильного маятника T1 по времени t1 и числу колебаний n1.
2) Необходимо учесть, что таймер измеряет время с точностью до одной миллисекунды. Следовательно, значения T0 и T1, должны быть округлены до 10-3 с, а значения ошибок и , можно считать одинаковыми и равными точности таймера, т.е. 10-3 с.