Описание установки и метода измерений. Маховик состоит из диска 1 и шкива 2, насаженных на вал (рис
При падении груза маховик начинает вращаться с угловым ускорением b. Результирующий момент, создающий это ускорение, складывается из момента М н силы натяжения нити и момента М тр силы трения в подшипниках вала. Так как направления этих моментов противоположны, то уравнение (1) можно представить в виде
Если момент инерции маховика и момент силы трения остаются постоянными, то зависимость углового ускорения от момента силы натяжения линейная и графически изображается прямой линией (рис 2).
где r и D - радиус и диаметр шкива. Так как груз движется из состояния покоя равноускоренно, то
где h – путь, пройденный грузом за время t. Подставив выражение (4) в уравнение (3), получим формулу, по которой можно рассчитать на опыте угловое ускорение маховика
Модуль момента силы натяжения числено равен произведению силы натяжения F н на плечо силы, которое является радиусом шкива:
Силу натяжения нити найдем, рассматривая движение груза3. На него действуют сила тяжести P и сила реакции нити F 1. По второму закону Ньютона Учитывая, что сила натяжения нити, действующая на шкив и сила реакции, действующая на груз, одинаковы по величине (F н = F 1), получим
Тогда
Подставив в уравнение (6) выражение (4) для ускорения a, получим формулу
по которой можно рассчитать на опыте момент силы натяжения нити, действующей на маховик.
|