физика, механіка, 1 семестр / МОДУЛЬ 9

МОДУЛЬ 9.

ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Приборы и принадлежности: кронштейн с закрепленной проволокой, платформа, два одинаковых цилиндрических груза, штангенциркуль, секундомер, исследуемое тело.

№ УЭ	Учебный материал с указанием заданий	Рекомендации по освоению учебного материала
0 0.1 0.2 0.3	цель Помнить: определения момента инерции материальной точки и твердого тела, цилиндра, диска, шара, стержня, теорему Штейнера. ПОНИМАТЬ: физический смысл момента инерции. ПРИМЕНЯТЬ: определение момента инерции для получения формулы момента инерции цилиндрического тела, теорему Штейнера для определения момента инерции твердого тела относительно оси, не проходящей через его центр масс, лабораторную установку для определения момента инерции цилиндрических грузов и твердого тела.	Рекомендуемая литература: Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1998. Детлаф А.А Курс физики: учебное пособие для студ. втузов / А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. - 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2	цель Помнить: определения момента инерции материальной точки и твердого тела, момент инерции цилиндра, диска, шара, стержня, теорему Штейнера. ПОНИМАТЬ: физический смысл момента инерции. ПРИМЕНЯТЬ: определение момента инерции для получения формулы момента инерции цилиндрического тела, теорему Штейнера для определения момента инерции твердого тела относительно оси, не проходящей через его центр масс. Дать определение момента инерции материальной точки, твердого тела. Каков физический смысл момента инерции? Выведите формулы момента инерции диска, шара, стержня, цилиндра. Сформулируйте теорему Штейнера. Изучите ход работы и ответьте на вопросы: Какой результат должен получиться в конце работы? Какие измерения и наблюдения необходимо провести для получения этого результата?	Изучите рекомендуемую литературу. - стр. 34-41: §§16 -17; - стр. 53-58: п. 4.3
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9	цель ПРИМЕНЯТЬ: лабораторную установку для определения момента инерции подвеса, подвеса с одним и двумя грузами, теорему Штейнера для определения момента инерции цилиндра относительно оси, не проходящей через его центр масс. Определите период колебаний платформы . Вычислите момент инерции I цилиндрического груза, находящегося на расстоянии а от оси вращения платформы. Определите период колебаний платформы с грузами . Вычислите момент инерции платформы по формуле . Снимите цилиндры с платформы и установите на ней исследуемое тело так, чтобы ось колебаний совпала с его осью симметрии. Определите период колебаний платформы с исследуемым телом. Рассчитайте значение момента инерции исследуемого тела по формуле . Выведите формулу для расчета теоретического значения момента инерции исследуемого тела. Сравните экспериментальное и теоретическое значения момента инерции. Найдите относительное отклонение	Колебания (крутильные!!!) должны быть гармоническими, поэтому не рекомендуется сильно раскачивать платформу. Определите t1 - время N=20 полных колебаний платформы. Повторите опыт 3-5 раз. Определите средний период колебаний платформы. Закрепите два цилиндрических груза по краям платформы симметрично относительно оси колебаний. Определите расстояние а от оси симметрии цилиндра до оси колебаний. Используя теорему Штейнера вычислите момент инерции цилиндрического груза относительно оси колебаний платформы: , где - момент инерции цилиндра относительно оси, проходящей через его центр масс, т – масса цилиндра, R – радиус цилиндра, а – расстояние от оси симметрии цилиндра до оси колебаний. Определите t2 - время N=20 полных колебаний платформы с грузами. Старайтесь отклонять подвес на тот же угол, что и п. 2.1. Повторите опыт 3-5 раз. Определите средний период колебаний платформы с грузами. Определите t3 - время N=20 полных колебаний платформы с исследуемым телом. Старайтесь отклонять подвес на тот же угол, что и п. 2.1. Повторите опыт 3-5 раз. Определите средний период колебаний платформы с телом. Для черного тела , где - момент инерции черного тела, - момент инерции большого цилиндра; (т1 - масса большого цилиндра, R1 – его радиус), - момент инерции вырезанной части; (т2 – масса вырезанной части, R2 – ее радиус). Для светлого тела , где - момент инерции светлого тела, - момент инерции нижнего цилиндра; (т1 - масса нижнего цилиндра, R1 – его радиус), - момент инерции верхнего цилиндра; (т2 - масса верхнего цилиндра, R2 – его радиус), - момент инерции вырезанной части; (т3 – масса вырезанной части, R3 – ее радиус). Для нахождения массы каждого цилиндра воспользуйтесь формулой , где - плотность цилиндра (считаем оба тела стальными, ); R – радиус цилиндра, h – высота цилиндра. - экспериментальное значение . - теоретическое значение.
3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8	КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Что такое момент инерции тела и от чего он зависит? Каков физический смысл момента инерции? Чему равен момент инерции цилиндра? Чему равен момент инерции диска? Чему равен момент инерции материальной точки? Чему равен момент инерции системы материальных точек? Сформулируйте теорему Штейнера. В каких случаях для определения момента инерции используется теорема Штейнера?

4