Порядок выполнения работы. I. Измерение моментов инерции I0 крестовины без грузов

 

I. Измерение моментов инерции I₀ крестовины без грузов

 

1. Определить массу m грузa P с подставкой (значения масс указаны на грузах).

2. Измерить штангенциркулем радиус шкива r.

3. Намотать нить на шкив и подвесить груз Р с подставкой на нить. Отпустив груз Р без толчка, измерить время его движения на пути h.

4. Вычислить линейное ускорение падающего груза по формуле (1).

5. Измерения, описанные в 3 и 4, проделать три раза с различными значениями высоты h.

6. Вычислить по формуле (6) момент инерции крестовины I ₀ для каждого значения а. Найти среднее значение момента инерции I _0СР.

7. Рассчитать погрешность D I ₀ определения I ₀ как среднюю абсолютную погрешность по формуле

D I ₀ = ,

Все результаты записать в таблицу, где рядом с обозначениями величин обязательно указать единицы их измерения.

 

Таблица

Измеряемая величина	Вращение без грузов, R = 0	Вращение с грузами на концах спиц, R =…,м	Вращение с грузами на середине спиц, R /2 =…м
h
t
a
I
I СР
D I

m = … кг; r = …. м; m ₀ = … кг;

 

 

II. Измерение моментов инерции грузов

 

1. Четыре груза с одинаковой массой m ₀ закрепить на концах спиц на одинаковых расстояниях R от центров грузов до оси вращения. Убедиться, что центр масс системы совпадает с осью вращения, т. е. система сбалансирована.

 

2. Записать значения m ₀ и R в таблицу.

 

3. Выполнить измерения, описанные в пунктах 3 – 5 раздела I.

 

4. Вычислить момент инерции крестовины с грузами I для каждого значения а. Найти среднее значение I _СР.

 

5. Рассчитать погрешность D I определения I как среднюю абсолютную погрешность по формуле

D I = ,

6. Вычислить момент инерции грузов по формуле:

 

I _Г = I _СР - I _0СР. (9)

 

7. Определить погрешность D I _Г определения момента инерции грузов по формуле:

D I _Г = D I + D I ₀.

 

8. Записать окончательный результат в виде:

 

I = I _Г ± D I _Г.

 

9. Рассчитать величину момента инерции грузов по формуле (8) и сравнить с полученным в пункте 8 экспериментальным значением.

 

10. Грузы переместить на середину спиц и закрепить их. Измерить расстояние R от центров грузов до оси вращения. Описанным выше методом (см. пункты 3 – 9 раздела II) определить значения их момента инерции.

 

 

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.

2. Напишите формулу пути при равноускоренном поступательном движении опускающегося груза.

3. Напишите формулу связи углового ускорения маховика с линейным ускорением опускающегося груза.

4. Проделайте вывод формулы для определения момента инерции грузов на спицах маховика на основании основного закона динамики вращательного движения.

5. Дайте определение момента инерции тела.

6. При каком положении грузов маховик Обербека раскручивается с наибольшим угловым ускорением?

7. Можно ли в данной лабораторной работе изменить момент силы, не меняя массу груза на нити?

8. Почему в том случае, когда грузы ближе к оси вращения, время движения меньше?

 

 

Список литературы

 

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. Т. 1. М.: – Наука, 1987.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000. – С. 294.

3. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006.