ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

1. Убедиться, что флажок рамки при колебаниях не задевает фотоэлемент и перекрывает луч. Снять полуцилиндры со стержня, определить массу цилиндра (как суммарную массу половин). Записать массу и момент инерции рамки, указанный на установке, в табл. 1.

Включить установку в сеть 220 В, нажать кнопку «Сеть».

2. Определить период колебаний ненагруженной рамки Т_р. Для этого отвести рамку к электромагниту. Магнит притянет рамку.

Нажать кнопку «Пуск». Магнит отпустит рамку. Начнется счет времени и числа колебаний. Чтобы измерить время десяти колебаний t следует после совершения девятого колебания нажать кнопку «Стоп». Период равен T_р=t/ 10. Записать в табл. 1.

Таблица 1

Момент инерции Jр, кг∙ м2	3
Масса цилиндра mцил, кг
Период колебаний, Тр, с

3. Надеть на стержень полуцилиндры, расположить симметрично вплотную в центре и закрепить. Расстояние между центром составного цилиндра и осью будет равно половине толщины полуцилиндра. Нажать кнопку «Сброс» для обнуления индикаторов. Отвести к магниту. Нажать кнопку «Пуск». Определить период колебаний Т _цил .

Сместить оба полцилиндра от оси по стержню на одинаковое расстояние в противоположные стороны. Измерить расстояние между осью маятника и серединой полуцилиндра. Измерить соответствующий период колебаний. Опыт повторить не менее пяти раз во всём интервале расстояний а. Результаты записать в табл. 2.

Выключить установку.

Таблица 2

Расстояние а, см
Период с цилиндром Тцил, с
Момент инерции Jцил, кг/м2
Квадрат расстояния а 2, м2

 

4. Произвести расчеты в системе СИ. Рассчитать момент инерции цилиндра по формуле (7) для различных расстояний полуцилиндров от оси. Рассчитать квадраты расстояний а². Записать в табл. 2.

5. Построить график зависимости момента инерции цилиндра от квадрата расстояния цилиндра от оси а². Размер графика не менее половины страницы. На осях координат указать равномерный масштаб.

Около точек провести прямую линию так, чтобы сумма отклонений была минимальна.

Построить на экспериментальной линии, как на гипотенузе, треугольник (рис. 4). Определить угловой коэффициент линии по координатам вершин А, В

. (8)

 

6. Сравнить полученное значение углового коэффициента m с массой составного цилиндра m_цил. Оценить относительную погрешность выполнения теоремы Штейнера

 

.

 

7. Сделать выводы.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Дайте определение момента инерции тела, его физический смысл.

2. Выведите и сформулируйте теорему Штейнера и условия ее применения.

3. Выведите формулу для периода колебаний рамки маятника.

4. Выведите формулу для экспериментального определения момента инерции исследуемого цилиндра по измеренным периодам колебаний маятника и маятника с цилиндром.

5. При каких условиях может быть подтверждена теорема Штейнера?

6. С какой целью определяют угловой коэффициент экспериментальной линии на графике J (a ²)?

Работа 7