 |
Задание 2. Экспериментальное определение момента инерции
|
|
|
|
Порядок выполнения задания на лабораторной установке:
1. Подвесить к шнуру, перекинутому через ролик, гирю массой 
.
2. Вращая вал маятника Обербека, намотать шнур на большой барабан, поднять гирю на высоту 
. Линейкой измерить высоту подъема гири от пола. Значения величин и , а также радиуса барабана 
внести в табл. 2а.
3. Освободить систему и одновременно включить секундомер. Когда гиря коснется пола, секундомер выключить. Затормозить маятник.
4. Опыт (пп. 2 и 3) повторить не менее трех раз, устанавливая гирю на одну и ту же высоту. Данные о времени падения гири 
внести в табл. 2а.
5. Снять первую гирю. Подвесить к шнуру, перекинутому через ролик, вторую гирю. Повторить пп. 2-4.
6. Намотать шнур на малый барабан, подвесить к шнуру первую гирю. Повторить пп. 2-5.
7. Рассчитать для каждой серии опытов среднее значение времени падения 
.
8. По формулам (23) и (25) вычислить для каждой серии опытов значения вращающего момента и углового ускорения. Данные расчетов внести в табл. 2а.
9. По формулам (29) рассчитать значения вспомогательных величин 
и внести их в табл. 2б.
10. По формуле (30) вычислить экспериментальное значение момента инерции маятника 
и сравнить эту величину с расчетным значением 
, воспользовавшись выражением
. (32)
11. По формуле (31) вычислить значение тормозящего момента 
. Данные всех расчетов внести в табл. 2б.
12. Построить на миллиметровке график зависимости вращающего момента от углового ускорения. Для этого провести координатные оси 
(ось абсцисс) и 
(ось ординат), по данным табл. 2а нанести точки с координатами 
и по данным табл. 2б провести прямую, описываемую уравнением (26).
Таблица 2а
| , кг
| ,м
| , м
| , с
|  , с
|  , Н×м
|  , c-2
|
|
|
|
Таблица 2б
 , с-4
|  , с-2
|  , Н×м/с2
|  , Н×м
|  , кг×м2
|  , %
| , Н×м
|
Порядок выполнения задания на компьютерном имитаторе:
1. Для задания массы и высоты подъема гири, а также номера барабана маятника Обербека нажать на любую клавишу клавиатуры.
2. Ввести из заданных интервалов массу гири , высоту ее подъема и номер барабана, определяющий его радиус . Значения величин , и внести в табл. 2а.
3. Нажать на любую клавишу. При этом секундомер начнет отсчет времени, маятник будет вращаться, а гиря – опускаться вниз. Снять с экрана монитора время падения гири . Значение времени внести в табл. 2а.
4. Повторить п. 3 с тем, чтобы для данных значений , и получить три значения времени .
5. Вычислить среднее значение времени и по формулам (23) и (25) рассчитать для данной серии опытов (одинаковые значения , и ) значения величин и и внести их в табл. 2а.
6. Дважды нажать на любую клавишу и ввести из заданных интервалов новые значения массы гири, высоты ее подъема и номера барабана. Значения , и внести в табл. 2а.
7. Провести не менее четырех серий опытов. Для этого соответствующее число раз повторить п.п. 3-6.
8. Выполнить пп. 9-12 «Порядка выполнения задания 2 на лабораторной установке».
Контрольные вопросы
1. Основные виды движения твердого тела движения.
2. Кинематические характеристики вращательного движения.
3. Момент инерции, вращающий момент и плечо силы.
4. Моменты инерции однородных тел правильной формы. Теорема Штейнера.
5. Уравнение динамики вращательного движения.
6. Цель и порядок выполнения лабораторной работы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебник. – М.: Наука, 1988. Т.1-3.
|
|
|
2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. – М.: Наука, 2000.
3. Зисман О.И., Тодес Т.Н. Курс физики: Учебник. – М.: Высшая школа, 1974. Т.1-3.
Учебное издание
Грейсух Григорий Исаевич
Степанов Сергей Алексеевич
Голобоков Сергей Владимирович
Изучение вращательного движения
с помощью маятника Обербека
и его компьютерного имитатора
Методические указания к лабораторной работе № 9
Редактор М.А. Сухова
Верстка Н.В. Кучина
|
|
|
