Задание к работе

1. При подготовке к лабораторной работе получите расчетную формулу для погрешности косвенных измерений _J момента инерции (см. Введение). Учтите, что момент инерции определяется с помощью рабочей формулы (5.8). Для упрощения вычислений можно считать, что коэффициент K в этой формуле измерен точно: _K = 0.

2. Подготовьте эскиз табл. В.1 для статистической обработки прямых пятикратных измерений времени t (см. Введение).

3. Подготовьте эскиз табл. В.2 для исследования зависимости J от x².

4. Включите электронный секундомер. Нажатием кнопки «Режим» установите режим № 3 (светится индикатор «Реж. 3»), при этом отключится тормозное устройство, удерживающее тело.

5. Приступая к работе, поместите оба груза в точкеА (ее положение указано в таблице исходных данных, помещенной около лабораторной установки, на которой Вам предстоит работать).

6. Отклоните маятник рукой на небольшой угол , и в момент отпускания маятника включите секундомер нажатием кнопки «Пуск». Отсчитав 10 полных колебаний маятника, остановите секундомер нажатием кнопки «Стоп». Занесите полученное время в таблицу измерений.

7. Проведите пятикратные измерения времени t десяти полных колебаний физического маятника, не меняя положение грузов.

8. Рассчитайте среднее время и определите доверительную погрешность измерения_t.

9. Используя рабочую формулу (5.8), определите значение момента инерции J_A, а по формуле, полученной в п. 1 этого задания, определите погрешность измерения этой величины _J. Результат запишите в виде . Результат занесите в табл. В.2 для.

10 Раздвиньте грузы симметрично относительно точкиА на расстояние x (см. рисунок). Проведите однократные измерения времени t десяти полных колебаний физического маятника.

11. Повторите п. 7 при пяти различных расстояниях x.

12. Определите момент инерции маятника с помощью формулы (3.8) при различных расстояниях x. Результаты занесите в табл. В.2.

13. Постройте график зависимости момента инерции маятника от x², пользуясь табл. В.2. Нанесите на этот же график ожидаемую зависимость (5.10). Проведите сравнение и анализ полученных результатов.

Контрольные вопросы

1. Какова цель данной работы?

2. Что называется моментом инерции тела? В чем его физический смысл?

3. Сформулируйте и примените к данной работе основной закон динамики вращательного движения.

4. Что такое центр масс системы?

5. Почему местоположение центра масс маятника не меняется при изменении положения грузов ?

6. Найдите момент инерции системы относительно центра масс, задав или измерив нужные для этого величины.

7. Сформулируйте закон сохранения энергии и запишите его применительно к физическому маятнику.

8. Получите рабочую формулу (5.8) и зависимость (5.10).

9. Получите формулу для расчета погрешности косвенных измерений момента инерции.

10. Сформулируйте теорему Штейнера и примените ее к исследуемой системе.

11. Почему предлагается построить график зависимости момента инерции от квадрата величины x?

12. Что такое момент силы , угловая скорость, угловое ускорение, угловое перемещение, как направлены эти векторы?