Выполнение работы. Приборы и принадлежности:

Приборы и принадлежности:

1. Маятник Обербека на стойке с фотодатчиком и секундомером

2. Гиря и 4 добавочных груза

3. 4 груза (равной массы), насаженных на спицы маятника.

4. Штангенциркуль.

Выровнять стойку так, чтобы гиря при опускании не задевала фотоэлементы. Расположить фотодатчик 7 таким образом, чтобы гиря с дополнительными грузами при движении вниз проходила по центру рабочего окна фотодатчика.

1. Установить все грузы по осям крестовины на одном расстоянии = 14 см от оси вращения. Измерить штангенциркулем радиусы шкивов 3 и 4, записать в таблицу.

2. Вращая маятник и наматывая нить на шкив 3 (или 4), установить гирю 5 в крайнем верхнем положении таким образом, чтобы нижняя плоскость гири совпала с одной из рисок шкалы вертикальной стойки. Зафиксировать гирю в этом положении, нажав на кнопку «СЕТЬ» блока.

3. Определить по шкале вертикальной стойки и записать в таблицу, путь гири h - расстояние от нижней плоскости гири в верхнем положении до оптической оси фотодатчика.

4. Нажать на кнопку «ПУСК» блока. При пересечении гирей оптической оси фотодатчика отсчет времени прекратится. Записать время движения гири t в таблицу и нажать клавишу «СБРОС».

5. Повторить пункты 2 - 4 увеличивая массу гири m с помощью дополнительных грузов 6, не изменяя значения h. Всего провести не менее 10-ти измерений (5 со шкивом 3 и 5 со шкивом 4).

6. По формулам [8] и [9] рассчитать значения ε и М. Построить график функции . Пользуясь графиком, по формуле [10], определить момент инерции и, по формуле [11], оценить интервал надежности (полагая , где - наибольшее значение в таблице). Записать результат в таблицу, в стандартном виде.

7. Повторить пункты 1 - 7 при двух других значениях расстояний грузов от оси вращения на осях крестовины (11 см и 9 см).

8. Построить график зависимости , если верна теорема Штейнера (формула [3]), то точки должны хорошо ложиться на прямую линию. Провести прямую линию и найти значение момента инерции маятника без грузов J_с (по точке пересечения проведенной прямой с осью ординат), записать это значение в таблицу результатов.

Таблица результатов

№ опыта

r, мм

h, мм

m, г

= 14 см

= 11 см

= 9 см

t, c

ε, c^-2

М, Н∙м

t, c

ε, c^-2

М, Н∙м

t, c

ε, c^-2

М, Н∙м

J, кг∙м^2

Jс, кг∙м^2

Контрольные вопросы.

1. Понятия момента инерции материальной точки, момента инерции тела и единица измерения момента инерции в системе СИ.

2. Как вычислить момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр инерции тела, относительно произвольной оси?

3. Как можно изменить момент инерции маятника Обербека?

4. Угловое ускорение тела вращающегося вокруг оси и единица ее измерения.

5. Связь углового и тангенциального ускорения при вращательном движения.

6. Как определяется момент силы, и в каких единицах его измеряют?

7. Как можно изменить момент силы, приводящий во вращение маятник Обербека?

8. Основное уравнение динамики вращательного движения. Записать в математическом виде.

9. Какие силы действуют на маятник Обербека и груз во время движения? Показать силы на рисунке и написать уравнения движения маятника.

10. Как графически определить момент инерции маятника Обербека в данной работе и оценить интервал надежности?

Литература. Курс общей физики под ред. Савельева И. В. т. 1.

Дата добавления: 2014-12-24