Порядок викопаний роботи

1. Ознайомтесь з конструкцією маятника Обербека. Перевірте, чи він достатньо вільно обертається на осі. Переконайтесь, що гвинт, який закріплює втулку, при обертанні маятника не затягується. У протилежному випадку ви не отримаєте узгодження з теорією, бо на рух маятника впливатимуть додаткові сили та їх моменти, і рівняння руху ускладниться.

2. Установіть тягарці т₀ на деякому віддаленні /, від осі обертання (бажано в першому експерименті цю відстань взяти максимальною ) таким чином, щоб маятник знаходився у стані байдужої рівноваги. Переконайтесь, що маятник збалансовано. Для цього кілька разів спробуйте надати йому обертання і дайте можливість зупинитись. Якщо маятник збалансовано, він легко зупинятиметься щоразу в новому положенні та уникне коливального руху навколо положення рівноваги.

3. На шків більшого радіуса () намотайте нитку маятника, до кінця якої прикріпіть тягарець масою т . За формулою (3.9) розрахуйте момент сил натягу нитки М . Оскільки а <<g, для розрахунку М₁ можна скористатися наближеною формулою

 (3.12)

4. Розкручуючи маятник, зафіксуйте час t, за який тягарець масою т пройде висоту . Виміри часу повторіть тричі і визначте середнє значення <t>.

5. За формулою (3.8) розрахуйте кутове прискорення , що відповідає натягу М₁. Замість t у формулу підставте < t>. Дані пунктів 3,4,5 занесіть до табл. 3.1.

6. Повторіть цей дослід для різних значень (5-6) маси , додаючи щоразу ще один тягарець. Визначте відповідні значення  Усі результати вимірювань занесіть до табл.1.

7. Виконайте ту саму серію експериментів для шківа меншого радіусів ) при такому ж значенні . Дані занесіть до табл.. 3.1.

8. Змініть момент інерції системи, встановивши тягарець  на мінімальному віддаленні від осі обертання . Повторіть експерименти, описані у пп.. 3-6. Дані занесіть до табл.. 3.2.

9. Для чотирьох серій вимірів на аркуші міліметрового паперу побудуйте залежність . Визначте в усіх серіях  та середні значення .

10. Для оцінки похибок експерименту скористайтеся формулами, які дає теорія обробки результатів лабораторних вимірювань:

(3.13)

          (3.14)

(3.15)

де - стандартні вибіркові відхилення відповідних середніх значень; - систематичні похибки

11. На одному з експериментальних графіків відкладіть величини

 

і

 

які характеризують похибки експерименту так, як показано на рис.3.2.

Зробіть висновок відносно справедливості рівняння (3.10) у межах похибки експерименту.

Таблиця 3.1.

1
		(Н*м)		(с)			(Н*м)		(с)
1

Таблиця 3.2 має такий самий вигляд, як і табл.3.1 і заповнюється з експерименту, де . З двох таблиць визначаємо середні значення моментів інерції та момент сили тертя:

 

 

Розрахунки похибок

Необхідно розрахувати систематичні похибки вимірів, випадкові похибки середніх значень (вибірковий стандарт середнього) та відносні похибки визначення :

Для ознайомлення з теорією обробки результатів вимірювань скористайтеся Додатком до роботи 1. 1

Контрольні «питання

1. Момент сил і момент імпульсу системи матеріальних точок відносно деякого початку (точки О). Зв'язок між ними - рівняння моментів для системи матеріальних точок.

2. Закон збереження моменту Імпульсу для системи матеріальних точок.

3. Момент Імпульсу й момент сил відносно деякої осі. Рівняння моментів відносно цієї осі.

4. Момент інерції твердого тіла відносно нерухомої осі обертання Теорема Штейнера. Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла навколо нерухомої осі.

5. Як у роботі визначається момент інерції маятника? Від чого він залежить?

6.  Як за графічною залежністю М() визначити момент сил тертя?
7. Як оцінити похибки експерименту?