
Порядок выполнения работы
ЗАДАНИЕ 1.
Определить момент инерции
.
-
Снять со стержней маятника цилиндрические грузы.
-
Измерить диаметр
вала штангенциркулем и определить
.
-
Определить массу
груза, подвешенного к нити, которая наматывается на вал.
-
Предоставить возможность грузу падать и зафиксировать время
падения груза с высоты
(
измеряется с помощью вертикального масштаба).
Измерения
нужно выполнить несколько раз (не менее
трех), оставляя высоту падения постоянной.
Данные занести в таблицу 1.
-
По формулам 14, 17, 20, 24 рассчитать линейное ускорение
, угловое ускорение
, момент сил
, момент инерции
и результаты занести в табл. 1 для двух различных падающих масс
и
.
Таблица 1
|
|
|
|
|
м/с2 |
рад/с2 |
Нм |
кгм2 |
∆ |
σ, кгм2 |
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средние значения |
|
|
||||||||
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|||
среднее значение |
|
|
|
|
Изменяя массу
подвешенного к нити груза, можно изменить
силу натяжения нити, а, следовательно,
и момент сил. Однако момент инерции
маятника не должен зависеть от изменения
этих внешних воздействий, и с учетом
погрешностей момент инерции должен
принимать одинаковые значения. Это
дает возможность найти среднее значение
.
-
Оценить погрешность измерений
-
Записать конечный результат в виде J0=J0ср±2σ.
ЗАДАНИЕ 2. Проверка основного закона динамики вращательного движения. Проверка соотношения
(26)
при
.
Для проверки этого
соотношения можно воспользоваться
данными из табл. 1. Найдем отношения
,
и сравним их между собой. Должно
выполняться равенство (26).
ЗАДАНИЕ 3. Изучение зависимости момента инерции крестообразного маятника от положения грузов на стержнях, т.е. от распределения его массы по отношению к оси вращения. Проверка соотношения
(27)
при
.
-
Надеть на стержни цилиндрические грузы и расположить их на определенном расстоянии
от оси вращения. После закрепления грузов необходимо убедиться в том, что маятник достаточно сбалансирован, т.е. привести его в состояние безразличного равновесия путем перемещая грузов на стержнях на небольшие расстояния.
-
Подвесить груз массой
1 и провести все измерения, необходимые для определения момента инерции маятника (см. табл. 1).
-
Рассчитать по формуле (17) угловое ускорение
и по формуле (24) момент инерции
маятника с цилиндрами массой
(все измерения производить в соответствии с заданием 1, но только лишь с одной падающей массой
).
-
Измерив
и
(время падения груза массой
), рассчитать по формуле (17) угловое ускорение
.
Расположив
цилиндрические грузы на другом расстоянии
от оси вращения
,
провести аналогичные измерения.
-
По формуле (17) рассчитать угловое ускорение
(если
, то необходимо только зафиксировать время
падения груза массой
).
Полученные данные занести в таблицу 2.
Таблица 2
При
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
м/с2 |
рад/с2 |
|
|
∆ |
σ, |
|
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средние значения |
|
|
|
|
|||||||
При
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
м/с2 |
рад/с2 |
|
|
∆ |
σ, |
|
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средние значения |
|
|
|
|
-
Оценить погрешность измерений и запишите результаты в виде
J1=J1ср±2σ.
J2=J2ср±2σ.
-
Найти отношения
и
и проверить справедливость соотношения (27).
-
Сравнивая значения
и
, сделать вывод о том, как момент инерции маятника зависит от распределения его массы по отношению к оси вращения.