 |
А. Проверка правильности соотношения
|
|
|
|
e1/e2 =M1/M2 при постоянном моменте инерции системы 
.
1. Включают секундомер.
2. Закрепляют грузы m1 на спицах на заданном расстоянии R от оси вращения. Устанавливают нижнюю платформу так, чтобы она находилась под верхней платформой на заданном расстоянии от неё h. При опущенных платформах наматывают шнур на блок радиуса r1, поднимают груз выше верхней платформы. Устанавливают в горизонтальном положении сначала нижнюю, а затем верхнюю платформы.
3. Нажимают кнопку “сброс” на секундомере.
4. Поворотом крестовины устанавливают груз m на расстоянии 1–2мм от верхней платформы и опускают крестовину. Груз начинает падать. При соприкосновении груза m (набора гирь) с верхней платформой последняя опускается и тем самым включает секундомер, который отключается при соприкосновении груза с нижней платформой. Последняя опускается и тем самым включает секундомер. Время падения груза t (показание секундомера) записывают в протокол. Этот опыт повторяют три раза, так что в протокол записывают три значения времени падения; t1,t2 и t3.
5. Повторяют опыт, т.е. операции, указанные в п. 2–4, на другом блоке, радиус которого r2.
6. По формулам (3) определяют 
соответственно при r1 и r2.
7. Расчётным путём определяют отношения e1/e2 и M1/M2 и сравнивают их.
Б. Проверка правильности соотношения
e1/e2 = J2 /J1 при постоянном моменте силы М.
8. изменяют положения R грузов m1 на крестовине на другое и наматывают шнур на один из блоков радиуса r (значения r и R задаются преподавателями или лаборантом).
9. Последовательно выполняют операции, указанные в п. 2–5.
10. Расчетным путём определяют отношения e1/e2 = J2 /J1 и сравнивают их.
Рекомендуемая форма протокола выполнения лабораторной работы приведены ниже.
|
|
|
Протокол лабораторной работы № 3.
Опыты при 
= const (R= const)
| № | R | r | t1 | t2 | t3 | <t> | a | e | 1.1.1.1.1.1.1.1.1. M |
|
Опыт при М= const (r const)
Вопросы для самопроверки к работе №3
1. Какое движение называется вращательным?
2. Что такое угловая скорость, угловое ускорение.
3. Дайте определение момента инерции материальной точки и твердого тела.
4. Что такое момент силы?
5. Напишите основное уравнение динамики вращательного движения.
6. Сформулируйте закон сохранения момента импульса.
Список рекомендуемой литературы
1. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.
Материально–техническое обеспечение
1. Маятник Обербека для лабораторной работы по механике «Изучение законов вращательного движения».
2. Программа для моделирования лабораторной работы на компьютере.
Лабораторная работа №4
«Определение момента инерции тел методом колебаний»
Краткая теория.
Колебательным называют такое движение, при котором тело, выйдя из некоторого начального состояния, многократно возвращается к нему. Промежуток времени, через который колебания повторяются, называется, периодом колебаний Т. Колебательные процессы играют большую роль в современной технике. В зависимости от физической природы повторяющегося процесса различают колебания механические, электромагнитные др. В зависимости от характера воздействия, оказываемого на колебательную систему, различают свободные (собственные), вынужденные, затухающие автоколебанияи др.
Простейшими являются свободные (собственные) колебания, т.е. такие, при которых смещение колеблющейся величины от положения равновесия описываются уравнением вида.
|
|
|
(1)
Решение этого уравнения представляет собой уравнение гармонических колебаний и имеет вид:
(2)
где 
– смещение, А– максимальное смещение, называемое амплитудой колебаний, 
– фаза колебаний, 
– начальная фаза, 
– круговая (циклическая) собственная частота колебаний.
Физическим маятником называется твёрдое тело (рис.1), которое совершает колебания в вертикальной плоскости под действием силы тяжести 
около неподвижной горизонтальной оси 0 (её след на рис.1 – точка подвеса маятника). На рис.1 точка С является центром масс тела. Маятник находится в равновесном положении, когда ось 0С вертикальна. Расчёт, выполненный исходя из закона сохранения механической энергии, даёт следующие выражение для период колебаний такого маятника;
(3)
где I момент инерции маятника, 
расстояние от точки 0 до центра масс (точки С), m –масса маятника, g – ускорение свободного падения.
 |
Из формулы (3) получаем следующее выражение для расчета момента инерции :
, (4)
или 
, (5)
где 
(6)
Цель работы – определение момента инерции твёрдого тела сложной конфигурации из экспериментальных данных о периоде Т колебаний этого тела.
|
|
|
