Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки представлена на рис.10.3. На вертикальной стойке 1 закреплены кронштейны 2 и 3. На кронштейне 2 смонтирован электромагнит 4 и устройство 5 для крепления и регулировки длины нитей подвеса. Маятник представляет собой диск 6, жестко скрепленный с цилиндрическим валом 7. На диск насаживается съемное кольцо. Маятник фиксируется в верхнем положении электромагнитом 4. На стойке 1 закреплена миллиметровая шкала, позволяющая определить расстояние, на которое опускается центр масс маятника Максвелла при его д вижении. Время движения маятника от верхнего до нижнего положения измеряется с помощью миллисекундомера 8 с цифровой индекцией. Включение миллисекундомера осуществляется нажатием клавиши ПУСК, расположенной на нижней панели прибора. Одновременно отключается от источника питания электромагниты, удерживающие маятник в верхнем положении, начинается движении маятника вниз. Остановка счета времени осуществляется при помощи фотоэлектрического датчика 9 в момент пересечения магнитом оптической оси фотодатчика. Фотодатчик закреплен на нижнем кронштейне 3; кронштейн 3 может перемещаться вдоль вертикальной стойки 1.

Задания на проведение работы

На данной экспериментальной установке студенты могут выполнить задачи 2.1, 2.2, 2.3. Опытным путем определяются: момент инерции маятника Максвелла, моменты инерции элементов маятника Максвелла, средняя сила натяжения нити подвеса в момент «рывка».

Вариант задания определяет преподаватель для каждого студента индивидуально.

Ниже подробно приводится порядок выполнения работы в задании 2.1. Для всех остальных заданий студенты должны предварительно продумать, какие дополнительные измерения им необходимо провести, а также заголовки и структуру дополнительных таблиц (если они необходимы); самостоятельно вывести соотношение 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. Закрепить кронштейн 3; по метке на кронштейне установить расстояние h, которое пройдет маятник Максвелла до пересечения оптической оси фотодатчика.

3. Нажать клавишу СЕТЬ. При этом должна загореться лампочка фотодатчика и цифровые индикаторы миллисекундомера. Одновременно замыкается цепь электромагнита.

4. Вращая маятник, зафиксировать его в верхнем положении при помощи электромагнита. При этом необходимо следить за тем, чтобы нити наматывались на вал виток к витку в направлении к диску. В верхнем положении нижний край съемного кольца должен оказаться на уровне нулевого деления миллиметровой шкалы. Нажать клавишу СБРОС; цифровые индикаторы должны показать нули.

5. Нажать клавишу ПУСК. При этом цепь электромагнита размыкается, маятник начинает раскручиваться и двигаться вниз. Начинается счет времени движения.

6. Сразу же после полного колебания (спуск-подъем) остановить маятник и вновь зафиксировать его в верхнем положении с помощью электромагнита. Записать в таблицу показание миллисекундомера.

7. Измерить микрометром диаметр вала маятника d₀.

8. Пункты 4-7 повторить не менее пяти раз.