Порядок выполнения работы

ЗАДАНИЕ 1. Определить момент инерции .

1. Снять со стержней маятника цилиндрические грузы.

2. Измерить диаметр вала штангенциркулем и определить .

3. Определить массу груза, подвешенного к нити, которая наматывается на вал.

4. 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.

5. 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

, кг

, м

, м

, с

, м/с2

, рад/с2

, Нм

, кгм2

∆, кгм2

σ, кгм2

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 .

6. Оценить погрешность измерений

1. Записать конечный результат в виде J₀=J_0ср±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 .

1. 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.

2. Подвесить груз массой ₁ и провести все измерения, необходимые для определения момента инерции маятника (см. табл. 1).

3. 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 ).

1. Измерив и (время падения груза массой ), рассчитать по формуле (17) угловое ускорение .

Расположив цилиндрические грузы на другом расстоянии от оси вращения , провести аналогичные измерения.

2. По формуле (17) рассчитать угловое ускорение (если , то необходимо только зафиксировать время падения груза массой ).

Полученные данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

При

, кг

, м

, м

, с

, м/с2

, рад/с2

,

,

∆,

σ,

1 2 3

Средние значения

При

, кг

, м

, м

, с

, м/с2

, рад/с2

,

,

∆,

σ,

1 2 3

Средние значения

7. Оценить погрешность измерений и запишите результаты в виде

J₁=J_1ср±2σ.

J₂=J_2ср±2σ.

7. Найти отношения и и проверить справедливость соотношения (27).

8. Сравнивая значения и , сделать вывод о том, как момент инерции маятника зависит от распределения его массы по отношению к оси вращения.