Описание установки «Определения момента инерции тела с учетом момента тормозящей силы»

Экспериментальное определение момента инерции тело осуществляется на модульном учебном комплексе МУК-М1 (рис. 8). Установка представляет собой тело со шкивами разного диаметра, которое вращается в шарикоподшипниках. На шкив намотана нить, один конец которой прикреплен к шкиву, а другой – к подставке массой т_под. На подставку могут помещаться подгрузки массой m_n. Для закрепления нити на шкив большего диаметра используется специальный крючок.

Для проведения измерений необходимо перевести секундомер СЭ1 в режим №2. После установки груза на высоту h₀ нажмите кнопку «Пуск» секундомера. После прохождения грузом нижнего положения секундомер автоматически остановиться. При этом электромагнит не отключиться и груз продолжит своё движение. После достижения верхней точки подъема нажмите кнопку «Стоп/Сброс». Это приведет к срабатыванию электромагнита и остановке груза.

Измерение высот можно производить с помощью линейки, расположенной на стойке механического блока.

Порядок выполнения работы «Определения момента инерции тела с учетом момента тормозящей силы»

1. Намотайте нить на шкив большего диаметра так, чтобы груз оказался на отметке h₀ (от 30 до 50 см), от которой начнется движение груза m.

2. Проведите первый эксперимент, используя в качестве груза, тянущего нить, только одну подставку массой m_под без подгрузков. Измерьте время опускания и высоту подъема груза.

3. Проведите оценку значения момента тормозящей силы , пользуясь формулой (38).

4. Проведите оценку значения момента инерции тела I, пользуясь формулой (44).

5. Проведите аналогичные эксперименты, поместив на подставку сначала один, а затем сразу два подгрузка. Результаты внесите в таблицу измерений.

6. С помощью формулы (38) проведите расчет моментов тормозящей силы для экспериментов с другими грузами. Обратите внимание на закономерное изменение момента тормозящей силы с ростом массы груза.

7. С помощью формулы (44) проведите расчет момента инерции тела для однократных опытов с другими грузами.

8. Проведите аналогичные эксперименты, изменив диаметр шкива. Сделайте соответствующие выводы.

9. Результаты экспериментов занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№	I		т

Контрольные вопросы:

1. Дать определение вращательного движения и всех величин, характеризующих данное движение?

2. Дать определение момента инерции материальной точки, системы материальных точек, твердого тела, центр масс?

3. Вывод момента инерции, сплошного однородного диска (цилиндра) относительно оси, перпендикулярной к плоскости диска и проходящей через его центр масс?

4. Физический смысл момента инерции твердого тела?

5. Получить расчетные формулы (31) и (44) для определения момента инерции?

6. Записать второй закон Ньютона для движения центра масс и основной закон динамики вращательного движения, дать определение всех величин, входящие в данные законы?

7. Сформулировать теорему Штейнера?