mechanics

Второй способ проверки закона

Описание установки (см. рис.7 )

На вертикальной оси ОО’ прибора укреплен блок Б1 диаметром d,

который при помощи намотанной на него нити и груза m можно привести во

него нитью толщиной показан на рис. 9.

Описание эксперимента (рис. 7)

При освобождении от тормоза груз m опускается равноускоренно из положения О в положение 1, проходя путь Н1. Соответственно крестовина вращается равноускоренно. Это движение длится t1 c. Затем груз m резко меняет направление скорости на противоположное и поднимается равнозамедленно из положения 1 в положение 2, пройдя путь Н2 за время t2 с.

Соответственно крестовина вращается равнозамедленно, но в отличие от груза m не меняет направления своего движения. В положении О и 2

скорость груза (а также и крестовины) равна 0. В положении 1 величина скорости груза не имеет определенного значения: при приближении к пункту

1 она больше, чем при удалении от него. Это является следствием частичной потери кинетической энергии. Экспериментальное определение Н1, t1 и Н2, t2

заменить сосредоточенной, действующей вдоль осевой линии нити (на рис.9

осевая линия обозначена пунктиром). Для сосредоточенной силы получим h=0,5(d+ )

где d - диаметр блока Б1, а – диаметр нити. Таким образом

M= Fн 0,5(d+ )=mg 0,5(d+ )= mg (2)

Величина тормозящего момента практически одинакова на всех участках движения. Это позволяет провести опыт так, чтобы исключить из рассмотрения момент . Для участка ускоренного движения крестовины основной закон запишется в виде

I i1=M-

Для участка замедленного движения будем иметь

I i2=M+

где i1 и i2 - угловые ускорения на первом и втором участке. Складывая два уравнения, получим I(i1+ i2)=2M или

где i=0,5(i1+ i2)

Уравнение (3) подлежит экспериментальной проверке.

Расчет угловых ускорений

Угловое ускорение i связано с ускорением a поступательного движения груза m. Поскольку v0=v2=0, то из формулы пути равнопеременного

замедленного движения соответственно.

Все точки нити, расположенные в сечении xx’ (см. рис. 9), движущемся поступательно, имеют одинаковое ускорение, равное ускорению груза. Но точки нити, расположенные в сечении yy’, имеют разные тангенциальные ускорения, поскольку этот участок нити вращается вместе с блоком Б1.

Ускорение груза m совпадает с величиной тангенциального ускорения точки,

лежащей на осевой линии нити (точка А на рис. 9). Радиус вращения точки А

абсолютные погрешности t1, t2, h по методу Стьюдента. В эту же таблицу запишите измеренное в п. 2 значение Н1 и выбранную величину

9.Более строгим подтверждением формулы (3) является проверка доверительных интервалов величин М и (J i) на их перекрытие. Для этого надо рассчитать абсолютные погрешности M и (J i) по формулам

M mg (mg) ,

и записать доверительные интервалы в виде

M M M и J i J i (J i)

Для наглядности эти интервалы изобразить на числовой оси.

Контрольные вопросы

1.Что называется угловой скоростью и угловым ускорением? Их направление и единицы измерения.

2.Как в данной работе определялось угловое ускорение стержня с грузами?

3.Что называется моментом инерции тела? Единицы измерения момента инерции в системе СИ. От чего зависит величина момента инерции?

4.Где должна проходить ось вращения, чтобы момент инерции тела был наименьшим? Как рассчитать момент инерции тела относительно оси, не проходящей через его центр масс? Как рассчитать момент инерции тела с грузами в данной работе?

5.Что называется моментом силы относительно точки и относительно оси?

Единицы измерения момента силы.

6. В чем состоит основной закон динамики для вращательного движения?

Как этот закон проверялся в данной работе?

Литература

1.Савельев И. В. Курс физики. В 3 тт. СПб.: Издательство «Лань», 2008.

2.Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: Учебн. пособие для втузов. -

М.: Высшая школа, 1989. - 607 с. - предм. указ.: с. 588-603.

3.Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов //Т.И. Трофимова. –

16-у изд., стер. – М.: Издательский цунтр «Академия», 2008. – 560с.

4.Биргер Б.Н. Приближения при вычислениях и измерениях.: Метод.

указания к решению задач и выполнению лабораторных работ по физике -

Иваново, ИХТИ, 1989 г. - 28с.

5. Бутман М.Ф., Кудин Л.С. Обработка и представление результатов измерений. Методические указания к лабораторному практикуму. -

Иваново 2005. 36с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ

ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Цель работы: ознакомление с физическим маятником и определение его момента инерции относительно оси вращения. Изучение зависимости величины момента инерции маятника от пространственного распределения массы.

Приборы и принадлежности: физический маятник с кронштейном для его подвеса, металлическая призма для определения положения центра тяжести маятника, секундомер.

Теоретическое введение.

Физическим маятником (рис.1) называется любое твердое тело,

совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси (О), не проходящей через центр его тяжести (С). Точка подвеса маятника является центром вращения.

O

l

С

mg

Рис.1. Физический маятник