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

, (8)

Изменив расстояние грузов до значения L₂, аналогично получим

Из (8) и (9) следует

(10)

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.

 

	i	ti, c	, c	(Dt1)2, c2	T, c
L1=15 см	:
L2=20 см	:
L3=25 см	:

 

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.