Описание экспериментальной установки

На вертикальной стойке 1 закреплены кронштейны 2, 3 и 4. На кронштейне 3 смонтирован маятник Обербека - цилиндрическая муфта с ввинченными в нее четырьмя стержнями 6. На стержнях могут перемещаться грузы 7. На кронштейне 3 смонтирован также электромагнит с фрикционным тормозом, который может удерживать маятник Обербека в неподвижном положении. Маятник Обербека жестко соединен с двухступенчатым шкивом 8; на шкиве имеется приспособление для закрепления нити. Намотанная на шкив нить перекинута через блок 9, установленный на кронштейне 2. Другой конец нити соединен с грузом 10. На кронштейне 4 смонтирован фотоэлектрический датчик 11, который выдает электрический сигнал на миллисекундомер 12 для окончания счета времени движения груза. Начальное и конечное положение груза фиксируется с помощью миллиметровой линейки. Общий вид экспериментальной установки приведен на рис. 3.3.

Задания на проведение работы

На данной экспериментальной установке студенты могут выполнять задачи 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 и 2.5. Опытным путем определяются: моменты инерции грузов, находящихся на стержнях маятника Обербека; момент инерции маятника Обербека с учетом сил трения в подшипниках маятника; момент сил трения в подшипнике маятника; отношение моментов сил, действующих на маятник Обербека при его движении, при условии, что нить намотана на шкивы разных радиусов; проводится проверка формулы для периода колебаний физического маятника.

Вариант задания определяет преподаватель для каждого студента индивидуально.

Ниже подробно описан порядок выполнения работы в задании 2.1. Для всех остальных заданий студенты должны предварительно продумать заголовки и структуру дополнительных таблиц (если таковые необходимы), вид графиков, а также самостоятельно вывести соотношения для оценки погрешности измерений. При выводе соотношений для оценки погрешности пользоваться материалом п.3 теоретического введения.

Порядок выполнения работы в заданиях

1. Выписать данные спецификации измерительных приборов.

2. Снять грузы m со стержней крестовины. Убедиться, что система находится в безразличном равновесии.

3. Закрепить нить на малом шкиве (d=42,0 мм) и, вращая крестовину против часовой стрелки, перевести груз m₁ в верхнее положение.

Указание: вращать крестовину против часовой стрелки следует, удерживая клавишу ПУСК в нажатом положении, либо при выключенной клавише СЕТЬ.

4. Нажать клавишу сеть миллисекундомера. При этом загораются лампочки цифровой индексации миллисекундомера и лампочка фотодатчика, включается электромагнитный фрикцион, который зафиксирует крестовину в заданном положении.

5. Определить положение груза m₁ на миллиметровой шкале по положению нижнего торца груза y₁. Определить положение оси фотодатчика y₂ на миллиметровой шкале по метке, нанесенной на фотодатчике. Нажать кнопку СБРОС. Убедиться, что на индикаторах установились нули.

6. Нажать клавишу ПУСК и удерживать ее в нажатом положении до тех пор, пока груз m₁ не опустится на резиновую подставку фотодатчика. Отпустить клавишу ПУСК. При этом включится электромагнитный фрикцион и затормозит крестовину. Провести отсчет времени движения груза ₁. Результат записать в таб. 3.1.

7. Нажать клавишу ПУСК и, удерживая ее в нажатом положении, вращать против часовой стрелки до тех пор, пока груз m₁ не займет исходное положение, соответствующее координате нижнего торца y₁. Отпустить клавишу ПУСК. Пункты 3-7 повторить не менее пяти раз.

8. Закрепить грузы m посредине стержней крестовины так, чтобы система находилась в безразличном равновесии. Определить среднее расстояние R от центров масс грузов m до оси вращения. Для этого измерить линейкой расстояния между наружным торцом одного груза и внутренним торцом противоположного груза для каждой пары грузов: l^/ для одной пары противоположных грузов, l^// - для второй пары грузов. При этом R=(l^/+l^//)/4.

9. Повторить пункты 5-7 для этого случая не менее пяти раз. Результаты измерений ₂ записать в табл. 9.1.