Окончательно

где d = 2r – диаметр вала.

Измерения

1.Измерить диаметр вала колеса и диаметр нити. Найдите их сумму d.

2.Поднимая груз на одинаковую высоту h₁, несколько раз измерить время опускания груза t₁ и высоту подъема h_2.

Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица

Оценить ошибки прямых измерений.

Записать окончательные результаты в виде

J=<J>+S_I,

M_тр=<М_тр >+S_M.

Контрольные вопросы

1. Проанализировать полученные результаты.

2. Что называется моментом силы, моментом инерции и угловым ускорением?

3. Основной закон динамики вращательного движения.

4. Вывести расчетные формулы. Какие упрощающие предположения сделаны при их выводе?

5. Оценить потери энергии в нити и сравнить с потерями в подшипниках.

6. Найти основные источники погрешностей. Предложить методы их уменьшения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Колебания маятников

Цель работы: изучить колебания математического и физического маятника. Определить ускорение свободного падения из периода колебаний математического, физического и оборотного маятников.

Приборы и материалы: Оборотный маятник, секундомер, линейка, установка ELWRO.

Упражнение 1. Математический маятник.

В физике маятником называют твердое тело, которое может совершать под действием силы тяжести колебания относительно неподвижной горизонтальной оси. Простейшим маятником является математический – массивное тело исчезающих малых размеров, подвешенное на тонкой нерастяжимой нити.

Движение мятника можно охарактеризовать углом отклонения от вертикали. Тогда как и в случае вращательного движения

где J – момент инерции, М – вращающий момент – момент силы тяжести.

Момент инерции шарика, подвешенного на нити относительно точки название 0 при условии пренебрежения массой нити.

J =

Если радиус r мал, по сравнению с длиной нити a, тогда можно считать, что:

J = ma

Момент силы -

M= mg a sin = mg a

Это дает уравнение колебаний маятника :

и период колебаний маятника

T = 2

a – угол отклонения маятника.

1. Включить установку и прогреть ее в течение 5-10 минут. Прежде чем выполнять работу необходимо определить диапазон, изохронности колебаний. Отклонив мятник на расстояние 3 см от положения равновесия (при длине мятника 50 см) нажать кнопку «пуск» и отпустить маятник. Прибор автоматически начинает отсчет числа колебаний и времени при прохождении шариком положения равновесия. При появлении отсчета числа колебании 29 нажать кнопку «стоп». Отсчет прекратится при 30 колебаниях.

Повторить измерения для 5,7,10,15 см. Построить график зависимости периода колебаний от начальной амплитуды.

2. Изменяя длину маятника каждый раз на 5см, измерить период колебаний в зависимости от длины. Построить график зависимости Т от . При измерениях амплитуды выбирать в соответствии с первым пунктом работы, так чтобы отклонение периода колебаний от среднего не превышало 0,5%.

3. Определить ускорение свободного падения.