16. Порядок выполнения работы.

1. Получите у лаборанта набор из шести элементарных грузов. Масса каждого из них указана на нём или её вам сообщит лаборант. Элементарные грузы можно подвешивать к нити один за другим в виде цепочки (см. рисунок 3.1), для чего у нити есть колечко, а у каждого из грузов – крючок и колечко. Только у одного элементарного груза нет колечка, он должен быть нижнимв цепочке. Для начала именно его надо прикрепить к нити.

2. Измерьте штангенциркулем радиус барабана R, результат запишите в таблицу 3.1.

3. Вращая маятник за один из его стержней, поднимите груз на высоту примерно 70 – 100 см от пола и измерьте линейкой эту высоту. Значение массы груза mи высоту его подъёмаhзапишите в таблицу 3.1. Обратите внимание: высота подъёма грузаh– это расстояние междунижнейточкой груза и полом.

4. Плавно, без толчка отпустите стержень, предоставив грузу опускаться вниз, а маятнику вращаться. Одновременно включите секундомер.

5. В момент падения груза на пол остановите секундомер и запишите его показание в таблицу 3.1.

6. Проделайте пункты 3.3 – 3.5 ещё 5 раз, предварительно увеличивая массу груза, то есть добавляя каждый раз в цепочку грузов ещё один элементарный груз.

7. Заполните таблицу 3.1. При этом значения ускорения груза a в каждом из опытов следует вычислять по формуле (2.7), значения углового ускорения груза– по формуле (2.5), значения моментаM₁силы натяжения нити – по формуле (2.15). Как оценить погрешности измерений(a),() и(M_), написано в пункте 5.

Таблица 3.1. Зависимость углового ускорения маятника Обербека от моментаM₁силы натяжения нити

Номер опыта	m	h	t	a		M1	(a)	()	(M1)
	кг	м	с	м/c2	рад/c2	Нм	м/c2	рад/c2	Нм
1
2
3
4
5
6
Радиус барабана R =

1. На основании данных таблицы 3.1 постройте график экспериментальной зависимости углового ускорения маятника от моментаM_силы натяжения нити.

• Выделите для графика не менее половины страницы.

• Выберите подходящий масштаб, имея в виду, что по горизонтальной оси (оси абсцисс) надо откладывать значения M_, а по вертикальной оси (оси ординат) – значения. В качестве начала координат следует выбрать точку (0; 0).

• Нанесите на график экспериментальные точки в виде не закрашенных кружочков диаметром примерно 2 мм.

• Нанесите на график планки погрешностей. Это значит, что надо от каждой экспериментальной точки отложить влево и вправо отрезок длиной (M_), а затем отложить вверх и вниз отрезок длиной().

• Проведите по линейке экспериментальную прямую – так, чтобы она пересекла планки погрешностей всех экспериментальных точек и при этом прошла наиболее близко ко всем точкам. Линию следует продолжить до пересечения с осью абсцисс (вдоль этой оси откладываетсяM₁). Образец показан на рисунке 3.1.

9. Определите значения момента силы трения в подшипниках барабана M_ти момента инерции маятника ОбербекаI.

Для этого отметьте на экспериментальной прямой две точки 1 и 2. Точка 1 – это точка пересечения экспериментальной прямой с осью абсцисс. Как указано в пункте 3, абсцисса этой точки даёт значение M_т. Для примера, показанного на рисунке 4.1, получается:M_т= 0,04 Нм.

Точку 2 надо выбрать справа от всех экспериментальных точек, в любом удобном месте. Координаты точек 1 и 2 позволяют измерить угловой коэффициент прямой линии k, а затем по формуле (2.19) определить значениеI. Для примера на рисунке 4.1, получается:

.

Графики можно строить, используя современные компьютерные программы. Например, график на рисунке 4.1 построен с помощью EXCEL. Программа сама провела по точкам экспериментальную линию (линию тренда) и выдала её уравнение: y= 30,28x– 1,129. Из этого уравнения видно, что. Данное значение углового коэффициента несколько отличается от, но это отличие недостоверно, так как оно меньше погрешности, с которой определяется значениеkкак первым, так и вторым способами.

1. Сформулируйте выводы.