Методика эксперимента. Схема установки представлена рис

Схема установки представлена рис. 5.2.

Основным элементом установки (рис. 5.2) является крутильный маятник, представляющий собой металлическую рамку 1. К стойке на кронштейне крепится фотодатчик 2. Рамка может совершать крутильные колебания вокруг вертикальной оси, проходящей через ее ось симметрии. На ней имеются места для крепления двух дополнительных грузов 3 симметрично относительно оси. В рамке специальными винтами крепится исследуемый образец 4 так, чтобы одна из его геометрических осей совпадала с осью рамки.

Эксперимент выполняется в следующем порядке.

1. Установить рамку так, чтобы в положении равновесия флажок рамки находился между окнами фотодатчика 2 (рис. 5.2). Установить электромагнит в положение, приблизительно соответствующее 40° по угловой шкале. Включить электропитание нажатием кнопки «СЕТЬ». Затем повернуть рамку так, чтобы она удерживалась в исходном положении электромагнитом. Нажать кнопку «ПУСК». В данной работе рекомендуется брать число полных колебаний N, равное 10. Кнопку «СТОП» надо нажимать, когда число полных колебаний по показаниям секундомера будет равно N.

2. Измерить длительность времени t для числа полных колебаний свободной рамки N=10. Повторить опыт 3-5 раз. Результаты измерений записать в таблицу.

3. Установить два эталонных груза 3 на планку. Измерить время t₁ для числа полных колебаний рамки с грузами N=10. Повторить опыт 3-5 раз. Результаты измерений записать в таблицу.

4. Снять грузы, установить исследуемый образец 4 в рамке и закрепить специальными винтами так, чтобы одна из его геометрических осей совпадала с осью рамки.

5. Измерить периоды колебаний куба, закрепленного в рамке, для следующих положений:

а) ось вращения проходит через центры двух противоположных граней: T_x, T_y, T_z;

б) ось вращения проходит по главной диагонали куба (T_d1, T_d2, T_d3 и Т_d4);

в) ось вращения проходит через середины противоположных ребер куба (T₅, T₆, T₇). Измерения повторить 3-5 раз для каждого периода.

6. Измерить периоды колебаний однородного симметричного параллелепипеда, закрепленного в рамке, для следующих положений:

а) ось вращения проходит через центры двух противоположных граней: T_x, T_y и T_z. Измерения повторить 3-5 раз для каждого периода;

б) ось вращения перпендикулярна его большому ребру и проходит через центр T_r1, T_r2, T_r3 и Т_r4 масс. Проверить, что эти четыре периода колебаний одинаковы;

в) ось вращения проходит через главные диагонали симметричного паралледипеда.

7. Измерить периоды колебаний однородного несимметричного прямоугольного параллелепипеда, закрепленного в рамке, относительно его осей симметрии T_x, T_y, T_z и относительно осей AB, EF, MN и PQ (рис. 5.1). Измерения повторить 3-5 раз для каждого периода.