5.3. Порядок виконання роботи

Завдання І. Дослідження залежності між моментом сили

і кутовим прискоренням

1. За допомогою регулювальних гвинтів 10 (див. рис. 5.2) виста­вити колонку 14 у вертикальне положення. Перевірити, чи не труться тягарці своїми боками об корпуси верхнього і нижнього фотоелектрич­них датчиків.

2. Виміряти штангенциркулем діаметр шківа 6, на який намотано нитку 18, і обчислити радіус шківа: .

3. Рухомі тягарці 5 пересунути на кінець стрижнів 7 хрестоподіб­ного маховика.

4. Кронштейн 19 перемістити і зафіксувати на висоті , яка відрахо­вується за шкалою 4, що є на колонці 14.

5. Покласти тягарець масою = 53 г на підставку 2, закріплену на нитці. Маса підставки.

6. Намотати нитку на один із вибраних шківів і встановити нижній край підставки тягарців чітко на рівень рисочки, позначеної на корпусі верхнього фотоелектричного датчика 3. Відрахувати за шкалою 4 дов­жину шляху опускання на нитці тягарців 2.

7. Натиснувши на клавішу «Start», дати змогу тягарцеві вільно опускатися. За секундоміром виміряти час , за який тіло масоюпройде відстань. Для даних значеньі дослід повторити п'ять разів.

Результати всіх вимірювань записати у табл. 5. 1.

8. Додати на підставку 2 ще один тягарець масою . Длядослід повторити п'ять разів згідно з пп. 6, 7.

9. Додати на підставку 2 третій тягарець . Длядослід повторити п'ять разів згідно з пп. 6, 7.

10. Для кожного значення m обчислити за формулами (5.6), (5.5) та (5.7) величини β, M, І

,

,

.

11. Для кожного експерименту провести статистичну обробку результатів, як для прямих вимірювань:

1) обчислити середньоквадратичні похибки

;

;

,

де i – номер досліду ; n – кількість дослідів.

2. обчислити довірчі інтервали для довірчої імовірності Р=0,95

;

;

.

Зауважимо, що для = 5,= 0,95 коефіцієнт Стьюдента;

3) для кожного експерименту результати записати в інтервальній формі

в одиницях СІ

, с^-2 ;

, Н^.м ;

. кг ^.м²;

12. За результатами вимірювань і обчислень зробити висновок про залежність β = f (М).

Таблиця 5.1

Виміряти: Dшк=…, м; rшк=Dшк/2=…, м; h=…, м
Дослід	Маса m,кг	t ,с	β=2h/(t^2∙r),c^-2	Н∙м	І=M/β, кг∙м^2
1 2 1 3 4 5
ср.
1 2 2 3 4 5
ср.
1 2 3 3 4 5
ср.

Завдання іі. Дослідження залежності між моментом інерції і і кутовим прискоренням тіла

1. Закріпити рухомі тягарці 5 на кінцях стрижнів 7 маховика і підвісив­ши на нитці два тягарці певної маси m₁ і m₂, провести вимірювання так як описано в пп.3-7 попереднього завдання. Результати вимірювань записати у табл. 5.2. За формулами (5.5)-(5.7) обчислити значення ,M, J п'ять разів для кожного розташування тягарців на стрижнях маят­ника. Результати занести у табл. 5.2.

2. Покласти на підставку 2 масою довільних додаткових тягарці масамита. Тоді загальна маса

.

Записати це значення в таблицю 5.2.

3. Записати значення висоти та радіус шківа (див. завдання 1 п.2 та п.4.

4. Виміряти секундоміром час t , за який тіло, масою m , пройде відстань аналогічно п. 6 та п. 7 завдання І .

Дослід повторити п‘ять раз.

Результат записати в табл.. 5.2.

5. Перемістити всі рухомі тягарці 5 на стрижнях 7 на середину цих стрижнів.

6. Виміряти час t , як в п. 4 цього завдання п‘ять разів.

Результат записати в таблицю 5.2.

7. Перемістити всі рухомі тягарці 5 на стрижнях 7 якнайближче до осі обертання маховика.

8. Виміряти час t , як в п. 4 цього завдання п‘ять разів.

Результати записати в табл.. 5.2.

9.Для кожного розташування тягарців на стрижнях маятника визначити середні значення _ср , М_ср, І_ср , середньоквадратичні похибки σ_β, σ_М, σ_J та довірчі інтервали для цих величин ∆β, ∆М, ∆І за довірчої ймовірності Р=0.95 (див. примітку), так само як в п. 12 завдання І та примітки.

Результати записати в інтегральній формі: =_ср ± ∆,M=M_cp ± ∆М,

І =І_cp ± ∆І.

10. За одержаними результатами досліджень і обчислень зробити висновки про залежність між таJ.

П Р И М І Т К А. Як видно з формул (5.5-5.7) величини ,M, J визначаються за прямими вимірюваннями, а обчисленнями. Тому їх середні значення, середньоквадратичні похибки і довірчі інтервали потрібно було б визначати як для непрямих вимірювань. Але для спрощення розрахунків, якщо викладач не ставить іншого завдання, значення σ_β, σ_М, σ_J , _ср , М_ср, J_ср можна визначити як для прямих вимірювань.