Порядок выполнения работы

1 Поверните диск на небольшой угол (8 – 10 градусов), стараясь не нарушить горизонтального и вертикального положения диска, и отпустите его. Диск начнёт совершать крутильные колебания. Пропустите 3 – 5 колебаний и, когда диск будет находиться в одном из крайних положений, включите секундомер, отсчитайте заданное преподавателем количество полных колебаний диска (n), выключите секундомер и запишите время колебаний (t).

2 Повторите эксперимент не менее трёх раз.

3 Вычислите период колебаний диска по формуле: 

                                         T= t/n                             (4.19)

4 Снять с кронштейна кольцо и установить его на диск так, чтобы оси кольца и диска совпали. Произвести измерение (t₁) времени для заданного преподавателем (n₁) количества колебаний. По формуле (4.19) вычислить период колебаний T₁ диска с кольцом.

5  Экспериментальные данные занести в таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Экспериментальные данные

№	n	t,с	T,с	Δ T	n1	t1, c	T1,с	Δ T1
1
2
3
Средние значения		-			-	-

6 По формулам (4.18) и (4.17) определить моменты инерции диска и кольца соответственно. Значения массы и радиуса диска  взять из таблицы.

7 Определить теоретическое значение момента инерции кольца по формуле

J_к = ½ m_к (R₁²+R₂²),                   (4.20)

где m_к  - масса кольца, R₁ и R₂  - внешний и внутренний радиусы кольца.

8 Зная теоретическое и экспериментальное значения моментов инерции кольца, определить относительную погрешность по формуле:

        (4.21)

9 Вычислить относительную погрешность по формуле:

        (4.22)

10 Сравнить результаты погрешностей, полученные по формулам (4.21) и (4.22), больший результат записать в ответ, вычислив абсолютную погрешность.

11 Записать окончательный результат в виде:

J_к=J_{к ср}±ΔJ_кср  при δJ_к= …%

Контрольные вопросы

1 Что называется моментом инерции материальной точки?

2 Что называется моментом инерции твердого тела?

3 В каких единицах измеряется момент инерции?

4 От чего зависит момент инерции тела?

5 Чему равен момент инерции кольца? Диска?

6 Сформулировать основное уравнение динамики для твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.

7 Что называется периодом колебаний?

8 Как период колебаний связан с частотой колебаний?

РАБОТА 1.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Цель paботы: определение методом крутильных колебаний моментов инерции твердых тел.