Упражнение 1

Проверка основного закона динамики вращательного движения

твердого тела относительно неподвижной оси.

M = Jε.

Проверим зависимость между угловым ускорением и моментом силы при постоянном моменте инерции. Постоянство момента инерции достигается тем, что грузы m₁ на стержнях закреплены, на одинаковом расстоянии от оси вращения. Момент силы определяем из формулы (2), а угловое ускорение ε из (1).

Порядок выполнения работы

1. Грузы m₁ закрепить на равном расстоянии от оси вращения так, чтобы маятник находился в безразличном состоянии.

2. Определить радиус шкива r штангенциркулем:

,

где D – диаметр шкива.

3. Определить массу груза m взвешиванием на весах с точностью до 1гр.

4. Поднять груз P на высоту h, чтобы нить была намотана на шкив. Определить по линейке высоту поднятия.

5. Определить секундомером время падения t.

6. По формуле (2) определить момент силы M₁, и угловое ускорение ε₁ по формуле (1).

7. Меняя массу падающего груза P или высоту поднятия, определить соответственно моменты сил M₂, M₃, M₄, M₅ и угловые ускорения ε₂, ε₃, ε₄, ε₅ (опыт повторяется 5 раз). Результаты занести в таблицу (Таблица рисуется произвольно).

8. При постоянном моменте инерции проверить соотношение:

M₁/M₂ = ε₁/ε₂; M₂/M₃ = ε₂/ε₃ и т.д.

9. Результаты занести в таблицу (Таблица рисуется произвольно).

10. Сделать соответствующий вывод.

Упражнение 2

Определение момента инерции вращающегося тела.

Момент инерции:

Подставляя значение момента силы М из формулы (2) и ускорения ε из формулы (1) получим:

;

. (3)

Упражнение 3

Определение момента инерции тела и зависимости его от массы вращающегося тела.

Порядок выполнения работы

1. Снять подвижные грузы m₁ со стержней крестовины.

2. Привести маятник с помощью груза P во вращательное движение. Определить момент инерции J₀ по формуле (3). Все величины, входящие в формулу (3), определить опытным путем и непосредственным измерением.

3. Помещая на двух диаметрально противоположных стержнях два груза массой m₁, вновь определить момент инерции J₁ по формуле (3).

4. Поместить четыре груза на стержнях и вновь определить момент инерции J₂. Сравнивая J₀, J₁ и J₂ сделать вывод о зависимости момента инерции от массы вращающегося тела. Результаты занести в таблицу (Таблица рисуется произвольно).

5. Опыты повторить не менее 5 раз, располагая грузы m₁ во всех опытах на одинаковых расстояниях от оси вращения O (рис.1) маятника.

Упражнение 4

Определение зависимости момента инерции от распределения

массы вращающегося тела относительно оси вращения.

Порядок выполнения работы

1. Поместить грузы m₁ (четыре) посередине стержней и вычислить момент инерции J₁ по формуле (3). Все величины, входящие в формулу (3), определить опытным путем и непосредственным измерением.

2. Грузы расположить на концах стержней и вновь по формуле (3) определить момент инерции J₂.

3. Опыты повторить не менее 5 раз, результаты занести в таблицу (Таблица рисуется произвольно).

4. Сравнить значение J₁ с J₂ и сделать соответствующий вывод.

5. Вычислить погрешности косвенных измерений (стр.103–105).

6. Результат измерения J записать в виде:

.

7. Сделать соответствующие выводы.