Ход работы. 1. Прежде всего установите диапазон амплитуд, в котором выполняется условие (7)
1. Прежде всего установите диапазон амплитуд, в котором выполняется условие (7). Для этого укрепите грузы на некотором расстоянии от проволоки и возбудите в системе крутильные колебания. Измеряя время нескольких полных колебаний, найдите период T1. Затем, уменьшив амплитуду вдвое, тем же способом, найдите соответствующий период Т2. Если T1 =T2 то для проведения измерений можно выбрать любую амплитуду не больше первой. Если же окажется, что T1 ¹ T2, то амплитуду необходимо уменьшить до такого значения j, начиная с которого для всех j0=j будет справедливо равенство T1 =T2. 2. Установите грузы так, чтобы их центра находились на некотором расстоянии L1 от оси системы, измерьте период, как описано выше. Если I - момент инерции стержня без грузов, а I1 - момент инерции грузов, то очевидно
Изменив расстояние грузов до значения L2, аналогично получим
Из (8) и (9) следует
где m - масса одного груза. Измерьте период колебаний для трех разных положений грузов на оси маятника (L1, L2, L3). Определите величину f по Формуле (10) для нескольких (не менее трех) пар значений L1 и L2. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1. 3. Зная f, вычислите значение модуля сдвига G, который связан с модулем кручения формулой где r - радиус проволоки (r= 1±0, 01(мм)), l - длина проволоки (l =508±1(мм)). Сравните экспериментальное значение модуля сдвига G с табличным значением для стали. 4. Вычислите погрешность результатов косвенного измерения f и G. Число колебаний N = 20; t - время, за которое происходит 20 колебаний; период одного колебания Т = t /N. Таблица 1.
Контрольные вопросы. 1. Как формулируется основной закон динамики вращательного движения? 2. В каком случае правую часть уравнения (I) можно записать в таком виде? 3. Что такое деформация кручения? Проиллюстрируйте графически деформацию кручения балки, закрепленной в одном из концов. 4. Каков физический смысл параметров f и G? 5. В каком случае справедлива формула М =fj? 6. Запишите уравнение гармонических незатухающих колебаний в дифференциальной форме и сравните его с уравнением (3). Какой вывод можно сделать из этого сравнения? 7. Когда гармонические колебания станут ангармоническими? Литература. 1. Савельев И.В. Курс общей физики. ТД. § 33, 38, 45, 64, 86.
|
, (8)
(10)
, c
