Порядок выполнения работы. 1. С помощью регулируемых по высоте ножек установите стойку прибора в вертикальное положение и, регулируя воротком длину нити

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

Кольцо 2

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.

Контрольные вопросы

1. Какие физические величины характеризуют поступательное движение твердого тела? Дайте их определение, физический смысл, формулы, единицы измерения.

2. Какими величинами описывается вращение твёрдого тела вокруг закреплённой оси? Физический смысл этих величин, формулы.

3. Из каких простых движений слагается плоское движение твёрдого тела?

4. Сформулируйте закон динамики вращательного движения твёрдого тела.

5. Получите формулы (4.6) ÷ (4.9).

6. Сделайте вывод формулы момента инерции маховика на основе закона сохранения энергии.

Используемая литература

[3] §4.1- 4.3; [6] §1.31-1.34; [7] §16-19; [5] §7.1-7.3; [11] §10;11; [10] §5.3; 5.4; [12] §4;5.