Определение момента инерции махового колеса

Цель:		определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.
Оборудование: маховик, набор грузов, линейка, штангенциркуль, секундомер.

Маховик, представляющий собой сплошной диск радиусом R и массой m_мах, насажен на вал радиусом r (см. рисунок). На вал намотана нить, к концу которой подвешен груз массой m. На груз действуют сила тяжести и сила натяжения нити, под действием которых он движется равноускоренно.

Момент инерции маховика определяется по формуле:

, (1)

где t ¾ время прохождения грузом расстояния h.

Порядок выполнения работы

Задание 1.

Экспериментальное определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.

1. Измерить радиус вала r.

2. Вращая маховик, поднять груз на высоту h, заданную преподавателем (высота отсчитывается от поверхности пола).

3. Определить время, за которое груз опускается с заданной высоты. Опыт провести три раза, результаты занести в таблицу.

4. Повторить измерения, меняя высоту h.

5. По формуле (1) рассчитать момент инерции маховика для каждого измерения (необходимо использовать t _ср). Найти среднее значение момента инерции маховика.

6. Рассчитать абсолютные погрешности отдельных измерений момента инерции:

D I ₁ = ê I _ср - I ₁ ê=

D I ₂ = ê I _ср - I ₂ ê=

D I ₃ = ê I _ср - I ₃ ê=

7. Найти среднее значение абсолютной погрешности

D I _ср = (D I ₁ + D I ₂ + D I ₃)/3 =

Номер опыта	r, м	m, кг	h, м	t 1, с	t 2, с	t 3, с	t ср, с	I, кг×м2	DI, кг×м2

8. Рассчитать относительную погрешность определения момента инерции:

=

9. Записать результат в виде: I _эксп = (I _ср ± D I _ср)

I _эксп = (±) кг×м².

Задание 2.

Теоретическое определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.

1. По заданной массе и радиусу маховика рассчитать его момент инерции по формуле:

=

2. Сравнить результаты расчета и эксперимента:

=

Контрольные вопросы

Дайте определение момента инерции. Единицы измерения в СИ.

Как определяется момент инерции материальной точки и твердого тела?

Дайте определение момента силы. Единицы измерения в СИ.

Сформулируйте и запишите формулу основного закона динамики вращательного движения.

Как влияет на результат измерения момента инерции учет силы трения?

Докажите, что моментом инерции вала можно пренебречь.