Порядок выполнения работы

1. Закрепить на физическом маятнике грузы и одну из призм по указанию преподавателя.

2. Установить маятник одной из призм на опорную площадку. Отклонив его на угол 10–15°, определить время t 20–30 полных колебаний. Опыт повторить не менее трех раз. Время усреднить. По формуле (10.12) с помощью среднего значения времени рассчитать период колебаний T₁.

3. Перевернуть маятник, установив на опорную площадку другой призмой, и так же, как сказано в п. 2, определить период колебаний T₂.

4. Снять маятник с опорной площадки и с помощью подставки с острым краем определить положение его центра масс и расстояния и .

5. Рассчитать ускорение свободного падения по формуле (10. 25).

6. Данные измерений занести в таблицу

№	n	t1	t1	T1	t2	t2	T2			g
1
2
3

7. Рассчитать погрешность методом косвенных измерений. Для расчета погрешности вывести формулу, пользуясь (П.7) из параграфа Расчет погрешностей….

Контрольные вопросы

1. Какая сила называется силой тяжести? Чем она отличается от силы тяготения? Запишите закон всемирного тяготения. Как сила зависит от широты?

2. Запишите формулу центробежной силы инерции. Как она направлена в разных точках Земли и как ее модуль зависит от широты?

3. Что такое центр масс (центр тяжести) тела. Каковы его свойства?

4. Дайте определение момента инерции материальной точки и твердого тела. От чего зависит момент инерции твердого тела? Каков его физический смысл? Единицы его измерения. Сформулируйте теорему Штейнера.

5. Дайте определение момента силы. Чему равен момент силы, действующий на физический маятник в данной работе? Как он направлен?

6. Запишите основной закон динамики вращательного движения. Выведите формулу периода колебаний физического маятника.

7. Докажите, что функция (10.19) является решением уравнения (10.18). Как найти скорость и ускорение колеблющегося тела?

8. Что называется амплитудой и периодом колебаний? Как связаны между собой период и циклическая частота?

9. Дайте вывод расчётной формулы (10.25).

Ускорение свободного падения изменяется с широтой от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах. Значение g = 9,806 м/с² принято в качестве нормального ускорения.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. – М.: Наука, 1989. – С. 118–122.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2001. – С. 34–46.

Работа 1.11 изучение основного закона динамики вращательного движения с помощью маятника обербека

(вариант III– постоянным остается момент силы)

Цель работы: 1) проверить основной закон динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека, не изменяя момента силы, действующего на него; 2) определить момент инерции маятника.

Приборыипринадлежности: маятник Обербека, набор грузов, масштабная линейка, штангенциркуль, секундомер.

Описание установки и метода измерений

М

Рис. 11.1

аятник Обербека, используемый в данной работе, изображен на рис. 5.1. Он состоит из четырех стержней и двух шкивов различного радиусаR₁иR₂, укрепленных на одной горизонтальной оси О (на рис. 11.1 изображена точкой). На стержни надеваются одинаковые грузики массой, которые могут быть закреплены на разных расстоянияхот оси вращения маятника. На шкив наматывается нить, которая перебрасывается через вспомогательный блок. К свободному концу нити прикрепляется груз массойm, под действием которого маятник Обербека приводится в равноускоренное вращательное движение. Расстояние h, пройденное грузом за времяt, отмечается по вертикальной шкале.