2015-10-16
245
1. Определяем Т 1 - период колебаний нагруженного маятника. Включаем в сеть электронный блок для отсчета времени и определения числа колебаний, нажимаем кнопку «сброс», осторожно поворачиваем рамку с мишенью до захвата ее электромагнитом установки. После этого нажимаем кнопку «пуск», отсчитываем n = 10 ÷ 12 периодов колебаний и нажимаем «стоп». Записываем время t 1, за которое совершилось n колебаний. Определяем 
. Измерения проводим три раза и определяем среднее значение T 1.
2. Для определения периода колебаний ненагруженного маятника T снимаем оба груза m1, нажимаем «сброс», поворачиваем мишень до захвата ее электромагнитом, нажимаем «пуск» и после n = 10 ÷ 12 колебаний нажимаем «стоп». Записываем время t. Определяем 
. Измерения проводим три раза и определяем среднее значение T.
3.Устанавливаем на рамке исследуемый образец согласно рис. 7. Для определения периода колебаний T2 – поворачиваем мишень до захвата её электромагнитом, нажимаем пуск и после n = 10 ÷ 12 колебаний нажимаем «стоп». Записываем время t2. Определяем 
. Измерения проводим три раза и определяем среднее значение T 2. По формуле (5)
|
|
|
определяем момент инерции исследуемого образца. Величину Iр определяем по формуле (4).
4. По указанию преподавателя провести определения момента инерции остальных образцов (рис. 6). Параметры образцов, как было указано выше, приведены на рабочем месте.
Вычисление погрешностей
1. Относительная погрешность определения момента инерции тела εо вычисляется по формуле
. (6)
Так как 
, то 
, и доверительный интервал для T определяется как 
. Доверительные интервалы для величин m1, d, r, и t приведены в таблице измерений.
Абсолютная погрешность момента инерции исследуемого тела вычисляется по формуле
. (7)
Таблица прямых и косвенных измерений
| N | d | Δd | m1 | Δm1 | r | Δr | n | без грузов m1 | с грузами m1 | с телом | Io | εo | Δ Io | |||||||
| t | Т | Δ t , Δ t 1, Δ t 2 | ΔT1 | t 1 | Т1 | ΔT1 | t 2 | Т2 | ΔT2 | |||||||||||
| - | м | м | кг | кг | м | м | - | c | c | c | с | с | с | с | кг∙м2 | - | кг∙м2 | |||
| 0,0005 | 0,0001 | 0,0005 | ||||||||||||||||||
| 0,01 | ||||||||||||||||||||
| cр | - | - |
2. Сравнение теоретических и экспериментальных значений моментов инерции исследуемых образцов.
Определим теоретическое значение момента инерции тела по формуле
.
Здесь a, b и c - размеры исследуемого образца (м), а ρ - его плотность (кг/м3).
|
|
|
Зная теоретическое (
) и экспериментальное (
) значения моментов инерции тела, определить относительную погрешность полученных значений по формуле
. (8)
3. Сравнить относительные погрешности полученные по формуле (8) со значениями в таблице.
Контрольные вопросы.
1. Объясните устройство крутильного маятника.
2. Как определяется направление угловой скорости и углового ускорения?
3. Что называют моментом инерции материальной точки? Твердого тела?
4. Сформулируйте теорему Штейнера.
5. Дайте определение момента силы. Как определяется направление момента силы?
6. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.
7. Запишите формулу для определения периода колебаний крутильного маятника.
8. Назовите единицы измерения в «СИ» величин, входящих в рабочую формулу для определения момента инерции твёрдого тела.
Рекомендуемая литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. школа, 2001.
2. Иродов И.Е. Механика. Основные законы. - М. – СПб.: Физматлит, 2001.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. В 5 кн. Кн.1. Механика: учеб. пособие для втузов. - М.: Астрель, 2002.
