2. Экспериментальная часть

Задание 1. Основные теоретические понятия работы

Выпишите из теоретической части работы или учебника определения (и формулы) следующих понятий:

основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела, момент импульса тела относительно оси вращения, момент инерции тела относительно оси, главный момент инерции, угловая скорость, угловое ускорение, момент силы, момент импульса относительно оси.

Задание 2. Проверка соотношения при .

1. Начертить в тетради таблицу №1.

2. Установить грузы (массой г) на стержнях на расстоянии 15 – 20 см от оси вращения.

3. Измерить радиус вращения грузов R, равный расстоянию от оси вращения до центров грузов, и записать его значение ниже таблицы №1.

4. Измерить диаметр шкива штангенциркулем (указан на экспериментальной установке); результат записать ниже таблицы №1.

5. Подвесить к нити груз Г массой г и, наматывая нить на шкив в один слой, поднять груз на некоторую высоту.

6. Измерить по сантиметровой линейке данную высоту, с которой будет каждый раз спускаться груз. Указать ниже таблицы массу груза на нити и высоту, с которой он будет опускаться.

7. Включить секундомер и одновременно отпустить груз Г.

8. Засечь время опускания груза от верхней до нижней точки, расстояние между которыми равно высоте поднятия груза. Результат измерения занести в таблицу №1.

9. Повторить измерения три – четыре раза.

10. Увеличить массу подвешенного на нити груза до 300 г, записав новое значение массы ниже таблицы.

11. Повторить пункты 4-8 для груза Г новой массы; занести результаты измерений в таблицу №1.

12. Вычислить и по формулам (9), (11) , используя для расчетов усредненные значения времени для каждого груза. Результаты расчетов записать ниже таблицы.

13. Проверить соотношение и сделать вывод.

Таблица 1. Время опускания груза на нити с высоты h при

№ измерения	Время опускания с высоты
	первоначального груза t1, с	измененного груза t2, с
1
2
3
4
5
Среднее значение

Радиус вращения грузов R = …

Диаметр шкива D = …

Высота опускания грузов h = …

Масса первоначального груза на нити = …

Масса измененного груза на нити = …

Момент натяжения нити = …

Момент натяжения нити = …

Угловое ускорение шкива = …

Угловое ускорение шкива = …

Задание 3. Проверка соотношения при .

1. Начертить в тетради таблицу №2.

2. Установить грузы на стержнях на одинаковом максимальном расстоянии от оси вращения. Измерить радиус вращения грузов R₁, равный расстоянию от оси вращения до центров грузов, и записать значение в таблицу №2.

3. Измерить длину стержней l и записать ее значение ниже таблицы №2.

4. Подвесить к нити груз массой г и, наматывая нить на шкив в один слой, поднять груз на некоторую высоту.

5. Измерить по сантиметровой линейке данную высоту, с которой будет каждый раз спускаться груз. Указать ниже таблицы значения массы груза и высоты.

6. Включить секундомер, одновременно отпустив груз Г. Засечь время опускания груза. Результат измерения занести в таблицу №2.

7. Уменьшить радиус вращения грузов на 3-5 см, записав новое значение радиуса R₂ в таблицу №2.

8. Повторить пункты 4-6 при новом радиусе вращения грузов на стержнях; результаты измерений занести в таблицу №2.

9. Из результатов измерений видно, что время спуска груза меняется, и, следовательно, меняется момент силы (9). Поэтому из соотношений (3) и (4) следует:

(15)

10. Вычислить моменты инерции маятника I₁, I₂ по формуле (14) для обоих случаев расположения грузов на стержнях, принимая массу стержней и грузов на них равными: m_ст = 56,6 г, m₀ = 175,2 г. Результаты расчетов записать ниже таблицы №2.

11. Вычислить и по формулам (9), (11) , используя для расчетов усредненные значения времени для каждого случая. Результаты расчетов записать ниже таблицы.

12. Проверить соотношение (15) и сделать вывод.

Таблица 2. Время опускания грузов на нити с высоты h при

	Время опускания груза с высоты
№ измерения	при первоначальном расположении грузов на стержнях t1, с	при измененном расположении грузов на стержнях t2, с
1
2
3
4
5
Среднее значение

Первоначальный радиус вращения грузов R₁ = …

Измененный радиус вращения грузов R₂ = …

Длина стержней l = …

Высота опускания грузов h = …

Масса груза на нити =…

Момент инерции I₁ = …

Момент инерции I₂ = …

Момент натяжения нити = …

Момент натяжения нити = …

Угловое ускорение шкива = …

Угловое ускорение шкива = …

Задание 4. Построение графика экспериментальной зависимости

1. Построить график экспериментальной зависимости и по результатам измерений и расчетов задания №1.

2. Используя график по формуле (13), определить экспериментальное значение момента инерции , а по формуле (14) – расчётное (теоретическое) значение момента инерции .

3. Сравнить полученные значения и сделать вывод. Это сравнение удобно выразить формулой: