5.2.3. Описание лабораторной установки

Комплексная установка для определения моментов инерции физических маятников различной конфигурации (рис. 15) состоит из вертикальной стойки 1, основания 2 и элементов подвеса физического и математического маятников.

Математический маятник представляет собой стальной шарик 3 подвешенный на нити 4 в точке на линии продолжения ребра призмы 5. Длина нити математического маятники может меняться с помощью зажима 6.

Физический маятник представляет собой алюминиевую основу 7 с круглыми вырезами. В верхней части стойки закреплена стальная каленая призма 5 для подвеса физического маятника. Для изменения положения центра масс физического маятника в круглые отверстия можно вкручивать грузы.

Рис. 8. Схема лабораторной установки

3. Приборы и принадлежности

• Математический маятник – 1 шт.

• Физический маятник – 1 шт.

• Секундомер – 1 шт.

• Линейка – 1 шт.

• Дополнительный груз – 1 шт.

• Аналитические весы – 1 шт.

4. Порядок выполнения работы

5.4.1. Определение ускорения свободного падения при помощи математического маятника

1. Установить максимальную длину математического маятника. Записать значение длины математического маятника в таблицу 12.

2. Привести математический маятник в колебательное движение, отклонив металлический шарик на угол 5 – 6 градусов. По показанию секундомера определить значение времени N колебаний маятника. Измерения произвести три раза, записывая значение времени колебания , , в таблицу 12. Число колебаний N взять по указанию преподавателя.

3. Определить среднее время колебаний математического маятника длиной .

4. Определить среднее значение периода колебаний маятника по формуле .

5. Изменить длину математического маятника на 15 – 30 см. Повторить эксперимент по пп. 2 – 4. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 12.

Таблица 12. Определение ускорения силы тяжести

№	li, cм		t1, c	t2, c	t3, c	, c	T, c	g, м/с2	g, м/с2
1
2

6. По формуле (3) вычислить g.

7. Рассчитать относительную и абсолютную погрешности измерения ускорения силы тяжести g.

5.4.2. Определение момента инерции физического маятника

1. Подвесить физический (без дополнительного груза) и математический маятники на призму. Отклонить оба маятника от вертикали на угол 5 – 6 градусов и отпустить.

2. Изменением длины математического маятника добиться того, чтобы оба маятника колебались синхронно, то есть, чтобы периоды колебаний маятников были одинаковыми. В этом случае длина математического маятника равна приведенной длине физического маятника .

3. Измеряя длину математического маятника , рассчитать момент инерции физического маятника по формуле (9). Принять за массу m₀ – массу физического маятника.

4. Измерить время N полных колебаний физического маятника и определить его период колебаний T. Измерения провести три раза.

5. Найти среднее значение времени колебания маятника. Определить среднее значение периода колебаний маятника по формуле .

6. Рассчитать момент инерции физического маятника по формуле (10). Значение ускорения силы тяжести взять из измерений с математическим мятником. Все результаты опыта занести в таблицу 13. Сравнить значения и .

7. Рассчитать абсолютную и относительную погрешность измерения момента инерции .

Таблица 13. Момент инерции физического маятника

№	m0, г	l, см	lпр, см	N	t, с	, с	T, с	I1, кг·м2	I2, кг·м2
1
2
3