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. Модель абсолютно твердого тела.

2. Основные виды движения твердого тела. Что такое поступательное движение? Что такое вращательное движение? Что называется осью вращения?

3. Кинематические характеристики вращательного движения (3 характеристики). Что характеризуют угловая скорость и угловое ускорение? Запишите для них формулы и единицы измерения.

4. Что называется плечом силы?

5. Что такое вращающий момент? Чему он равен и в каких единицах измеряется?

6. Что такое момент инерции? Чему он равен и в каких единицах измеряется? От чего зависит момент инерции?

7. Как найти моменты инерции однородных тел правильной формы. Как определить момент инерции материальной точки, движущейся по окружности?

8. Сформулируйте и запишите теорему Штейнера.

9. В чем состоит свойство аддитивности момента инерции?

10. Сформулируйте и запишите закон динамики вращательного движения.

11. Цель и порядок выполнения лабораторной работы.