
Экспериментальная часть
Упражнение 1. Расчет момента инерции.
К установке
прилагаются данные о размерах и массах
дисков и цилиндрических грузов.
Рассчитайте величины моментов инерции
дисков 1
и 5
(см. рисунок) и грузов 6
относительно
их осей симметрии, используя формулу
(3). Запишите результаты расчета в
лабораторный журнал.
Затем, применив теорему Штейнера (6), рассчитайте момент инерции верхнего диска с находящимися на нем в разных положениях грузами по формуле
,
где-
момент инерции верхнего диска относительно
оси вращения;
-
момент инерции груза относительно оси,
проходящей через его центр масс;
-
число грузов;
-
масса одного груза;
-
расстояние от оси вращения до центра
масс груза.
Для увеличения
числа значений момента инерции
расчет проведите для двух (
)
и четырех (
)
грузов, расположив их симметрично
относительно оси вращения. Значения
измерьте с помощью штангенциркуля и
миллиметровой линейки.
Количество значений момента инерции одного верхнего диска и диска с грузами определяет количество экспериментальных точек (согласуйте его с преподавателем).
Результаты расчетов занесите в форму табл.1.
Форма таблицы 1
Результаты расчетов
-
Обозначение
…
…
В
таблице использованы следующие
обозначения:-
момент инерции нижнего диска;
-
момент инерции верхнего диска без
грузов;
-
- моменты инерции верхнего диска с
грузами.
Упражнение 2. Экспериментальная проверка закона сохранения момента импульса.
Включите электронный миллисекундомер.
Приподняв за ручку верхний диск (без грузов или с установленными в разных положениях грузами), приведите во вращение нижний диск с помощью выступающих штырей.
Нажмите и отпустите кнопку ″Сброс″. При совершении диском одного оборота на табло миллисекундомера высветится значение периода вращения.
Быстро запишите или запомните этот результат и отпустите верхний диск. Сразу после этого нажмите и отпустите кнопку ″Сброс″. После совершения одного оборота на табло высветится значение периода вращения системы дисков (без грузов или с ними).
Измерения повторите не менее трех раз для всех рассчитанных в соответствии с табл.1 значений момента инерции верхнего диска.
Результаты измерений занесите в форму табл.2.
В верхней строке
формы табл.2 надо записать значения
отношений моментов инерции:
.
Далее следуют значения периодов вращения
одного нижнего диска
периода
вращения системы дисков
и их отношения
Рассчитайте среднее значение этих отношений и их погрешности (для неизменных значений моментов инерции) и занесите в предпоследнюю и последнюю строки формы табл.2.
Форма таблицы 2
Результаты измерений
-
1
2
3
1
2
3
1
2
3
,с
,с
Постройте график
зависимости
от
Линейность этого графика свидетельствует
о выполнении закона сохранения момента
импульса в данном эксперименте.