Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: наклонная плоскость, электрический секундомер, 1-3 цилиндра разного диаметра.

Эксперимент проводят на установке, изображённой на рисунке. Начальное положение тела на наклонной плоскости в точке А фиксируется. Время движения тела на участке АВ измеряется секундомером, который подключается к розетке. При опускании тела одновременно требуется включить секундомер. Тело начинает скатываться. В конечной точке В требуется выключить секундомер.

В работе определяется момент инерции тела вращения относительно оси, проходящей через его центр масс, по времени скатывания тела без скольжения по наклонной плоскости.

Порядок выполнения работы

1. Исследуемое тело установите в исходное положение и линейкой измерьте длину пути тела S по наклонной плоскости.

2. Произведите пуск тела нажатием кнопки и запишите время движения тела по автоматическому секундомеру. Установите стрелки секундомера на нуль. Повторите этот пункт 8-10 раз.

3. Взвесьте исследуемое тело.

4. Измерьте штангенциркулем диаметр тела 10 раз.

5. Проделайте действия указанные в пунктах 1-5, с другими телами.

6. Занести результаты измерения в таблицу по форме 7.1.

Форма 7.1

J эксп	S, cм	t, c	tср , c	m ,г	d, мм	Jтеор

7. Подсчитать t_ср для каждой серии эксперимента.

8. По формуле (7.6) вычислите экспериментальное значение момента инерции тела. Величина угла  написана на макете.

9. Вычислите по формуле (7.7) теоретический момент инерции тела и результаты запишите в таблицу. Сравните его с экспериментальным значением и укажите причину возможного несоответствия.

10. Вычислите относительную и абсолютную погрешности моментов инерции J_экс и J_теор.

11. Результаты вычисления J_экс и J_теор. представьте в виде

Контрольные вопросы

1. Сравните формулировки 2-го закона Ньютона – для поступательного и вращательного движения тела.

2. Что такое момент инерции твердого тела и от чего он зависит?

3. Что такое плоское движение твердого тела и что характерно для такого движения?

4. Объясните, почему кинетическую энергию тела можно представить в виде уравнения (7.4).

5. Представьте вывод формулы для момента инерции на основе закона сохранения энергии (7.6)

6. Выполните то же, что и в п. 5, используя уравнение движения (7.8), (7.9).

7. Объясните, какую роль играет сила трения покоя и получите условие скатывания цилиндра без скольжения (7.12).

8. Если учесть действие сил трения качения, к каким изменениям при определении момента инерции тела это приведет?

Используемая литература

[3] c. 53-56; [5] c. 125-128; [7] c. 17-19.

Лабораторная работа 1-08 “Исследование динамики вращательного движения на маятнике Обербека”

Цель работы: проверка основного уравнения динамики вращательного движения, определение момента инерции маятника Обербека.