Методика эксперимента и обработка результатов измерений. Задание 1: определить период колебания куба.

Задание 1: определить период колебания куба.

1. Установить электромагнит на угол 60⁰−80⁰ по шкале и зафиксировать его положение стопорным винтом.

2. В рамке прибора закрепить образец, имеющий форму куба.

3. Поворачивая рамку прибора, приблизить ее стрелку к электромагниту таким образом, чтобы положение рамки было зафиксировано.

4. Нажать кнопку ПУСК.

5. После того, как произойдет не менее 10 крутильных колебаний, нажать кнопку СТОП.

6. Зная число колебаний и время колебаний , за которое эти колебания произошли, вычислить период колебаний крутильного маятника.

7. Измерения повторить 5−6 раз и вычислить среднее значение периода колебаний. Результаты измерений занести в таблице 10.2.

Периоды колебаний Т₁...Т₁₁ определите для следующих положений куба: а) ось вращения проходит через центры двух противоположных граней (Т₁, Т₂, Т₃); б) ось вращения проходит по главной диагонали куба (Т₄, Т₅, Т₆ и Т₇); в) ось вращения проходит через середины противолежащих ребер куба (Т₈, Т₉, Т₁₀, Т₁₁). Сравнить периоды колебаний куба относительно главных осей. Рассчитать погрешности периодов колебаний куба.

Таблица 10.2

Задание 2: вычислить момент инерции куба по формуле (10.10).

Задание 3: найти период колебаний свободной рамки.

1. Поворачивая рамку прибора, приблизить ее стрелку к электромагниту таким образом, чтобы положение рамки было зафиксировано.

2. Нажать кнопку ПУСК.

3. После того, как произойдет не менее 10 крутильных колебаний, нажать кнопку СТОП.

4. Зная число колебаний и время колебаний , за которое эти колебания произошли, вычислить период колебаний свободной рамки.

5. Измерения повторить 5 раз и вычислить среднее значение периода колебаний. Результаты измерений занести в табл. 10.3.

6. Рассчитать погрешность периода колебаний свободной рамки.

Таблица 10.3

Задание 4: вычислить момент инерции свободной рамки по формуле (10.16).

Задание 5: рассчитать постоянную кручения D по формуле (10.14). Оценить погрешность расчета постоянной кручения.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение момента инерции.

2. Поясните физический смысл понятия момента инерции.

3. Какие оси называют главными осями инерции?

4. Как вычислить момент инерции тела относительно оси вращения параллельной одной из главных осей?

5. Покажите, что момент инерции однородного куба относительно оси, проходящей через его центр, .

6. Выведите формулы (10.6), (10.7), (10.9) и (10.12).

7. Что такое крутильный маятник?

8. Сформулируйте теорему Штейнера.

9. Определите физический смысл постоянной кручения D.

10. Объясните методику определения момента инерции свободной рамки маятника.