Лабораторные работы. Механика / Физика. Мех. ЛР. Определение момента инерции маховика методом колебаний

Приборы и принадлежности: маховое колесо с дополнительным грузом, штангенциркуль, технические весы, секундомер.

Цель работы: определить момент инерции махового колеса.

ХОД РАБОТЫ

1. Измерим 5 раз диаметр D добавочного груза, определим для каждого измерения радиус r и найдём среднее арифметическое значение радиуса .

2. Определим период колебаний махового колеса с грузом. Для этого отклоним маховое колесо на угол не больше 30⁰ от положения равновесия и 5 – 7 раз определим время t десяти полных колебаний. По каждому значению времени вычислим период T=t/10 и найдём среднее арифметическое значение этого периода.

3. Вывернув груз и укрепив его в положение диаметрально противоположное первому, так же определим средний период колебаний

4. Период колебаний маховика найдём как среднее арифметическое и

5. Все измерения занесём в таблицу 1.

a=0,1250,001 м

m₂ =2,570,01 кг

Таблица 1.

№	D, мм	r, мм	r, мм	t1, с	T1, с	T1i	t2		T2		T2i
1	100	50	0,1	16	1,6	0,1	17		1,7		0,04	1,68
2	100	50	0,1	17	1,7	0,0	16		1,6		0,06
3	99,5	49,75	0,25	17	1,7	0,0	17		1,7		0,04
4	99,5	49,75	0,25	17	1,7	0,0	17		1,7		0,04
5	100	50	0,1	18	1,8	0,1	16		1,6		0,06
Средние значения		49,9			1,7					1,66

6. Определим среднюю квадратичную погрешности первого и второго измерений и общую погрешность.

;

;

.

7. По данным a и m₂, средним и , взятым из таблицы, вычислим момент инерции маховика.

.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА

Наибольшую погрешность имеет величина T.=>

.

.

Определим относительную погрешность.

.

ВЫВОД:

В данной лабораторной работе экспериментальным путём был определён момент инерции махового колеса. Полученные результаты по своей точности удовлетворяют предъявленным требованиям.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется моментом инерции твёрдого тела?

Момент инерции – физическая величина, мера инертности во вращательном движении, т. е. характеризующая способность тела сохранять свою скорость при вращательном движении. Определяется как сумма всех произведений элементарных масс (частиц) тела на квадрат расстояния от них до оси вращения этого тела.

2. Сформулируйте теорему Штейнера.

3. Вычислите момент инерции цилиндра относительно его оси симметрии.

.

4. Выведите формулу (1).

5. Согласно (1) период колебаний физического маятника не зависит от амплитуды колебаний. Это верно лишь для колебаний малой амплитуды, в нашем случае – малых углов отклонения груза от вертикали. Как будет зависеть от амплитуды период колебаний, если амплитуда сделается большой, будет ли он расти с ростом амплитуды, или же убывать?