Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Измерение момента инерции крестообразного маятника без грузов и проверка уравнения динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

1. Снять со стержней маятника цилиндрические грузы.

2. Измерить диаметр шкива d штангенциркулем.

3. Измерить массу m₁ груза, подвешенного к нити.

4. Намотать на шкив нить с грузом так чтобы находясь на площадке, груз натягивал нить.

5. Включить секундомеры с помощью тумблеров “Сеть” на панелях и установить их на нуль.

6. Привести груз в движение, освободив площадку. Время движения груза до касания со столом измерить секундомером ЭС-1.

7. В момент касания грузом стола нажать кнопку “Пуск” секундомера ЭС-2 и измерить время вращения маятника до остановки.

Замечание. В момент касания нить должна соскользнуть со шкива.

8. Вычислить момент инерции крестообразного маятника без грузов m по формуле (3.20).

9. Повторить действия по пунктам 1-8 для груза m₂ , а затем - m₃ .

10. Убедиться в равенстве (в пределах погрешностей) моментов инерции I_1, I₂ , I₃, измеренных при проведении опытов с массами m₁ , m_{2 ,} m₃ соответственно.

Упражнение 2. Изучение зависимости момента инерции крестообразного маятника от распределения его массы относительно оси вращения и проверка свойства аддитивности момента инерции.

1. Надеть грузы m на стержни и расположить их на одинаковом расстоянии l от оси вращения. После закрепления убедиться, что маятник находиться в состоянии безразличного равновесия (сбалансирован).

2. Подвесить к нити какой – либо груз m и провести все измерения, необходимые для определения момента инерции маятника, как в упражнении 1 (п.п. 1-8), не менее чем для трех различных расстояний l₁, l₂, l₃.

3. Рассчитать по формуле (3.20) момент инерции маятника с закрепленными на стержнях грузами m для всех установленных расстояний.

4. Выбрав какое – либо измеренное значение момента инерции маятника без грузов I₀ и измерив массу m, построить в удобном масштабе график функции I(l) по формуле (3.21) (парабола с вершиной в точке I₀).

5. Изобразить на плоскости графика I(l) точки, соответствующие результатам расчета момента инерции маятника по формуле (3.20) для всех установленных расстояний, и по их расположению относительно построенной кривой сделать вывод о справедливости соотношения (3.21).

Контрольные вопросы

1. С какими физическими величинами вы познакомились при изучении теории и в процессе выполнения работы? Дайте определение этих величин.

2. Какие физические законы необходимо знать для понимания настоящей лабораторной работы? Сформулируйте эти законы в математической и словесной формах.

3. Обоснуйте вывод расчетной формулы (3.20), сформулировав все необходимые для него упрощающие предположения.

4. Каким образом на приборе Обербека можно проверить уравнение динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси? Какие экспериментальные данные подтверждают справедливость этого уравнения?

5. Является ли момент инерции аддитивной величиной? Ответ подтвердите с помощью полученных экспериментальных данных.

6. Как зависит момент инерции тела от характера распределения его массы относительно оси? Как эта зависимость устанавливается в настоящей работе?