
- •Определение момента инерции твердых тел методом трифилярного подвеса
- •III. Краткая теоретическая часть.
- •IV. Описание экспериментальной установки.
- •V. Вывод формулы для определения момента инерции.
- •IV. Порядок выполнения лабораторной работы
- •1. Определение момента инерции i0 диска без нагрузки.
- •2. Проверка аддитивности момента инерции.
- •3. Проверка справедливости теоремы Штейнера.
2. Проверка аддитивности момента инерции.
а) Выбранную нагрузку (тело массой m) из имеющегося набора (по указанию преподавателя) расположить так, чтобы его центр тяжести лежал на оси вращения системы. Занести значение массы m в таблицу 2. Привести систему в колебательное движение и измерить время t1 совершения n полных колебаний. По среднему значению t1 определить период колебаний T1. Занести значения t1 и T1 в таблицу 3. По формуле (10), полученной из (7), определить момент инерции системы I1 вместе с исследуемым телом:
.
(10)
Занести значение I1 в таблицу 2.
С
другой стороны
,
где
–
момент
инерции исследуемого
тела.
Вычисляем момент инерции тела массой m по формуле
(11)
б) Два совершенно одинаковых тела массой m каждое положить одно на другое в середине нижнего диска, причем располагать исследуемые тела на платформе следует таким образом, чтобы их центры тяжести лежали на оси вращения системы (рис.2а). Привести систему в колебательное движение и измерить время t2 совершения n полных колебаний. По среднему значению t2 определить период колебаний T2. Занести значения t2 и T2 в таблицу 3. По формуле (12), полученной из формулы (7), определить момент инерции I2 системы вместе с двумя исследуемыми телами:
(12)
Занести значение I2 в таблицу 2.
С
другой стороны
,
где
- суммарный
момент инерции двух одинаковых исследуемых
тел массой m
каждое
относительно оси, проходящей через
центр тяжести.
Вычисляем момент инерции двух одинаковых тел по формуле
(13)
Сравнивая результаты, полученные в (11) и (13) проверяем аддитивность моментов инерции, т.е. справедливость соотношения
3. Проверка справедливости теоремы Штейнера.
Оба
исследуемых тела удалить диаметрально
друг от друга на расстояние 2d
таким
образом, чтобы их общий центр тяжести
лежал на оси вращения системы (рис.2б).
Значение d
внести
в табл.2. Привести систему в колебательное
движение и измерить время t3
совершения n
полных
колебаний. По среднему значению t3
определить период колебаний T3.
Занести
значения t3
и
T3
в
таблицу 3. По формуле (14), аналогичной
формуле (12) определить момент инерции
системы
вместе
с исследуемыми телами:
.
(14)
Занести
значение
в таблицу 2.
С
другой стороны
,
где
–
суммарный момент
инерции двух одинаковых тел
относительно
вертикальной оси,
перпендикулярной к плоскости диска
и проходящей на расстоянии d
от его центра.
Тогда момент инерции тела относительно оси, не проходящей через центр тяжести равен
.
(15)
Рассчитать по теореме Штейнера
,
(16)
где
определено по формуле (10).
Сравнить результаты, полученные по формулам (15) и (16).
Сделать выводы.
Таблица 3
№/№ п/п
|
t1 |
T1 |
t2 |
T2 |
t3 |
T3 |
|
c |
c |
c |
c |
c |
c |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
среднее |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
-
В чем заключается физический смысл момента инерции и от чего он зависит?
-
Чему равен момент инерции твёрдого тела?
-
Запишите моменты инерции тел простейшей формы относительно оси, проходящей через центр инерции.
-
Запишите основной закон динамики вращательного движения и поясните физический смысл входящих в него величин.
-
Сформулируйте теорему Штейнера.
Рекомендуемая литература
-
Савельев И.В. Курс общей физики (т.1). М.: Наука, 2006.
-
Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 2004.
Составители: А.А.Андрющенко, Н.Г.Последова
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА
Методические указания к лабораторной работе №14-А по физике
Раздел «Механика»
Редактор А.А.Литвинова
В печать
Объём 0,7 усл.п.л. Офсет. Формат 60х84/16.
Бумага тип №3. Заказ № . Тираж . Цена
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,1.