Порядок выполнения работы. 1. Определить массу грузов m1 и m2 (m1 взять примерно вдвое больше m2)

 

1. Определить массу грузов m ₁ и m ₂ (m ₁ взять примерно вдвое больше m ₂). Определить высоту h, с которой будут опускаться грузы.

2. Укрепить на крестовине грузы m ₀ на одинаковых наибольших расстояниях R = R ₁. Добиться того, чтобы маятник находился в безразличном равновесии (по равновесию маятника в двух положениях при горизонтальном расположении каждой пары стержней).

Таблица 1

 

Номер опыта	Время t 1 i, c	Время t 2 i, с	Время t 3 i , с	Время t 0 i , с	Время t 4 i , c	Время t 5 i , c	Параметры маятника
							m 0 = …, кг m 1 = …, кг m 2 = …, кг h = …, м D = …, м R 1 = …, м R 2 = …, м
< tn >, с
1/β, с-2

 

3. Определить расстояние R ₁ (см. рис. 1). Для этого надо измерить высоту l ₀ цилиндрического груза m ₀, диаметр шкива D, расстояние l ₁ от груза m ₀ до шкива. Вычислить R по формуле

 

R = l ₁ + l ₀/2 + D/2.

 

Результаты измерений п.п. 1 – 3 записать табл.1.

4. Вращая маятник, намотать нить на шкив и поднять груз m ₁ на высоту h. Затем отпустить маятник и измерить время t ₁ опускания груза. Опыт повторить три раза. Результаты записать в таблицу.

5. Заменить груз m ₁ на m ₂ и повторить измерения, приведенные в п. 3. Измеренное время t ₂ записать в таблицу. По результатам измерений вычислить средние значения < t ₁> и < t ₂>.

6. По формуле (13) вычислить отношение моментов сил, а по формуле (14), используя средние значения < t ₁> и < t ₂>, вычислить отношение угловых ускорений. Сравнить полученные отношения.

Если

,

 

то (12) выполняется. Для вычисления Δ x ₁ и Δ x ₂ смотрите обработку результатов измерений.

7. Оставляя массу подвешенного груза неизменной (m ₁), измерить время t ₃ опускания груза для двух симметрично расположенных грузов m ₀ на крестовине маятника, и время t ₀ опускания груза для маятника без грузов m ₀.

8. Установить расстояние R ₂ примерно на 5 см меньше R ₁ и измерить время t ₄ и t ₅ для двух и четырех грузов m ₀ соответственно. В каждом случае опыт провести три раза. Результаты измерений записать в табл. 1 и 2.

9. По формуле (15) для каждого случая определить 1/β, подставляя < t_n >. Построить график зависимости 1/β от J, располагая неизвестное J ₀ в начале координат. Для построения графика использовать данные двух последних строк в таблице, кроме данных для времени t ₂. По виду графика сделать вывод о характере зависимости 1/β от J.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что называется моментом инерции материальной точки? От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?

2. При любом ли расположении грузов на крестовине их можно считать точечными?

3. Что называется моментом силы относительно неподвижной оси? Как определить его направление? В каких единицах он измеряется?

4. Дать определение угловой скорости и углового ускорения.

Как направлен вектор угловой скорости?

5. Какова связь между линейными и угловыми скоростями и ускорениями?

6. Какая сила сообщает вращающий момент маятнику?

7. Вывести основной закон динамики вращательного движения. Как он записывается для маятника Обербека?

8. Какова цель работы?