Задание к работе. 1. Приступив к работе, снимите грузы со стержней, если они там находятся.

1. Приступив к работе, снимите грузы со стержней, если они там находятся.

2. Заранее выберите отметку (например, от 30 до 50 см), от которой начнется движение груза .

3. Вращая маятник рукой, намотайте нить на шкив большего диаметра. Следите, чтобы груз достиг выбранного положения.

4. Включите электронный секундомер.

5. Проведите первый опыт, используя в качестве груза, тянущего нить, только одну подставку массой без подгрузков. Предварительно нажатием кнопки «Режим» установите режим №1 (светится индикатор «Реж.1»). Затем нажмите кнопку «Пуск». При этом отключится тормозное устройство, удерживающее маятник, и одновременно включится секундомер. При включенном режиме №1 секундомер в момент прохождения грузом нижней точки автоматически остановится, причем одновременно сработает тормозное устройство. Внесите результаты первого опыта в таблицу измерений.

6. Проведите по одному опыту, поместив на подставку сначала один, а затем сразу два подгрузка. Результаты внесите в таблицу измерений. По формуле (3.3) рассчитайте величину углового ускорения для соответствующих значений .

7. Постройте зависимость e(m). Определите из графика по точке его пересечения с осью абсцисс значение m₀, при котором e = 0. Рассчитайте по формуле (3.6) величину момента сил сопротивления .

8. Проведите прямые пятикратные измерения времени опускания груза для заданного расстояния x.

9. Рассчитайте среднее время t и определите доверительную по-грешность измерения при доверительной вероятности Р = 90 %,
n = 5 (см. Введение).

10. Вычислите по формуле (3.7) среднее значение момента инерции барабана со стержнями .

11. Определите доверительную погрешность косвенных измерений этого момента инерции (см. Введение) и запишите результаты в виде .

12. Закрепив грузы m₁ на стержнях маятника на равном расстоянии r от оси вращения, определите это расстояние, учитывая деления, нанесенные на стержни, и указанные около установки и в Приложении исходные данные.

13. Проведите однократные измерения времени опускания груза массой m (выберите одно значение) для одной высоты падения при трех различных расстояниях r от оси вращения.

14. Вычислите моменты инерции маятника с грузами на стержнях по формуле (3.7) при различных расстояниях r. При этом, как показали предварительные опыты, можно с допустимой точностью использовать в качестве величины m₀ ее значение, найденное ранее для крестовины без грузов на спицах. Сравните полученные данные со значениями момента инерции, вычисленными по формуле (3.8) для соответствующих значений r. Результаты вычислений занесите в таблицу измерений.

15. Постройте на одном рисунке графики экспериментально полученной и теоретически ожидаемой зависимости момента инерции маятника от . Нанесите на график точки, соответствующие результатам, полученным при выполнении индивидуальных заданий. Проанализируйте возможные причины их несовпадения.

Контрольные вопросы

1. Какова цель данной работы?

2. Что такое момент инерции? Каков его физический смысл.

3. Как можно изменить момент инерции маятника Обербека?

4. Как из уравнений динамики поступательного и вращательного движений вывести рабочую формулу (3.7)?

5. В каком случае движение маятника является равноускоренным?

6. Как измерить расстояние от оси вращения до центров грузиков, закрепленных на стержнях?

7. Каким образом в данной работе подтверждается линейная за-
висимость момента инерции от квадрата расстояния тел до оси вра-
щения?

Индивидуальные задания для членов бригады,

выполняющих лабораторную работу на одной установке

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1982. – Т. 1 (и последующие издания этого курса).

Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА

Цели работы: 1) оценить момент тормозящей силы, действующий на тело в процессе вращения; 2) определить момент инерции тела с учетом момента тормозящей силы; 3) произвести расчет моментов, пользуясь энергетическими соотношениями.