Порядок выполнения работы
1. Отрегулировать длину нити так, чтобы груз не касался основания штатива.
2. Измерить штангенциркулем диаметр шкива, определить массу груза m. Результаты записать в табл. 1.
3. Вращая маховик, поднять груз, висящий на нити, на высоту h1 от нижнего положения груза.
4. Отпустить маховик и одновременно включить секундомер. В момент, когда нить полностью размотается, секундомер выключить. Измерить высоту h2, на которую поднимается груз вследствие вращения маховика по инерции. Записать время t падения груза с высоты h1. Опыт повторить пять раз, опуская груз с одной и той же высоты h1. Результаты измерения занести в табл. 1.
Таблица 1
|
Номер опыта |
Время ti, c |
(ti - <t>)2 |
Высота подъема h2i, м |
(h2i - <h2>)2 |
Высота опускания h1, м |
Диаметр шкива D, м |
Масса m, кг |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t(,n) |
<t> |
(ti-t>)2 |
<h2> |
Σ(h2i-h2>)2 |
Δh1, м |
ΔD, м |
Δm,кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. По формуле (3) вычислить силу трения в подшипниках.
6. По формуле (9) вычислить момент инерции маховика, подставляя средние значения времени <t> и высоты <h>.
7. Вычислить относительную погрешность
,
(10)
где
и
определяются по формуле квадрата
абсолютной ошибки для прямых многократных
измерений.
В формуле (10) не учтены относительные погрешности m и g как малые величины по сравнению с относительными погрешностями других величин.
8. Вычислить
абсолютную погрешность
.
9. Результат записать в виде J = ... ± ... (кг·м2).
Контрольные вопросы
1. Что называется моментом инерции точки тела относительно оси вращения? От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?
2. Сформулировать закон сохранения и изменения механической энергии.
3. Вывести формулу кинетической энергии для тела, движущегося поступательно и вращательно.
4. Дать определение угловой и линейной скорости, углового и тангенциального ускорения. Какова связь между этими величинами? Как они направлены?
5. Назвать вид движения маховика и груза, подвешенного к нити. Записать кинематические и динамические уравнения движения груза и маховика.
6. Вывести расчетную формулу.
7. Вывести формулу для момента инерции маховика без учета силы трения.
Библиографический список
1. Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 1999. – §3.2, 3.3, 4.1, 4.2.
2.Трофимова, Т. И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Академия, 2004. – §9, 16, 17.
3. Савельев, И. В. Курс общей физики в 3-х т. Т.1 / И. В. Савельев.– СПб.: Лань, 2005. – §38–42.
4. Кингсеп, А. С. Основы физики: в 2-х т. Т. 1 / А. С. Кингсеп, Г. Р. Локшин, О. А. Ольхов. – М.: Физматлит, 2001. – Гл.7 § 7.1, 7.3, 7.4, 7.6.
5. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5-ти т. Т.1 / Д. В. Сивухин. – М.: Физматлит МФТИ, 2005. – § 30, 32–38.
6. Курс физики: Учебник для вузов: в 2-х т. Т. 1 / Под ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2006. – Гл. 1.6 § 1.33–1.34.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7