Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: маятник Максвелла и принадлежности к нему (набор съёмных колец, штангенциркуль).

Экспериментальная установка

Д ля наблюдения за движением маятника применяется установка, показанная на рис. 4.2. На вертикальной стойке (1) укреплены два кронштейна. На верхнем подвижном кронштейне (2) расположены электромагнит (3), фотоэлектрический датчик (4) и вороток (5), позволяющий регулировать длину нити подвеса маятника. Момент инерции маятника изменяют с помощью съёмных колец (6). В верхнем положении маятник с кольцом удерживается электромагнитом, время его движения между крайними точками измеряется секундомером.

Порядок выполнения работы

1. С помощью регулируемых по высоте ножек установите стойку прибора в вертикальное положение и, регулируя воротком длину нити, добейтесь горизонтального положения оси маятника. Включите в электрическую сеть вилку кабеля питания. Нажмите кнопку “сеть”.

2. На обод маховичка наденьте съёмное кольцо. Запишите массы: – масса оси, – масса маховичка, – масса съемного кольца, указанные непосредственно на них. Сумму масс , выраженную в кг, занесите в таблицу 4.1.

3. Измерьте высоту расположения нижней грани маятника с кольцом в крайней нижней точке (рис.4.2).

4. Тщательно, виток к витку, наматывайте на стержень нити подвеса до достижения крайнего верхнего положения. Зафиксируйте положение маятника электромагнитом; кнопка “пуск” должна быть отжата.

5. Измерьте высоту расположения нижней грани маятника с кольцом в верхнем положении. Пройденный маятником путь при его опускании составит . Запишите значение в таблицу 4.1.

6. Измерьте диаметр оси маятника штангенциркулем, определите радиус оси и занесите его значение, выраженное в метрах, в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

=…м =…м =…м						=…м =…м =…м =…м				=…кг =…кг
	, кг	, кг	№ п/п	t, с	tср, с		, с	, с	Iэксп., кгм2		ΔI, кгм2	,%	Iтеор, кгм2
Кольцо 1			1
			2
			3
			4
			5
Кольцо 2			1
			2
			3
			4
			5

7. Одновременно с нажатием кнопки “пуск” (выключает электромагнит) включите секундомер. Остановите отсчет времени по достижении маятником крайнего нижнего положения. Запишите результат измерения в таблицу 4.1.

8. Повторите опыт с первым кольцом по пунктам 4-7 ещё 4 раза.

9. Рассчитайте среднее арифметическое значение .

10. Вычислите по формуле (4.11) момент инерции маятника . Проведите расчет погрешности измерения.

11. Измерьте радиусы , , – внутренний радиус оси, радиус маховичка, внешний радиус съёмного кольца соответственно (рис.4.1).

12. Рассчитайте теоретическое значение момента инерции маятника.

13. Сравните теоретическое и экспериментальное значение момента инерции маятника.

14. Выполните измерения по пунктам 2-13 для другого съёмного кольца.

15. Найдите абсолютную ΔI и относительную погрешности момента инерции. Погрешность времени рассчитывается по стандартной методике расчета погрешностей случайной величины:

,

где – коэффициент Стьюдента. Абсолютная погрешность момента инерции

, где ;

; ; ; .

16. Сделайте выводы по работе.