1. Наматывают на вал С шнур и поднимают груз на высоту h 1.
2. Поворачивают рычаг и отпускают груз, при этом включается секундомер – измеряют время падения груза с высоты h 1.
3. Определяют высоту h 2, на которую поднимется груз после опускания.
4. Измерив радиус вала r, вычисляют силу трения по формуле (5) и момент инерции махового колеса по формуле (6).
Полученные результаты заносят в таблицу
№ опыта | r, м | m, кг | h 1, м | h 2. м | t, c | f тр, Н | J | Jист | |
Среднее значение |
Расчет погрешности
Абсолютная ошибка измерения момента инерции I:
Частные производные находим по формулам:
,
,
Δ r = 0,1 мм; Δ t = 0,1c; Δ h 1 = Δ h 2=0,5 см
Задачи
1. Диск радиусом 0,5 м вращается вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр. Какая сила должна быть приложена к ободу диска, если через две минуты после начала движения диск делает 3 об/с? Масса диска 20 кг.
Ответы: 1) 1,5 Н; 2) 0,785 Н; 3)2Н; 4) 0,5Н; 5) 3,2 Н.
2. Диск весом 9800 Н и диаметром 80 см вращается с угловой скоростью 10 об/с. Какова кинетическая энергия диска?
Ответы: 1) 106Дж; 2) 3.105Дж; 3) 1,58.104Дж; 4) 0,5.103 Дж; 5) 7,5.102 Дж.
3. Какова кинетическая энергия обруча, который катится без скольжения по горизонтальной плоскости со скоростью 10 м/с, если его масса равна 1 кг?
Ответы: 1) 30 Дж; 2) 150 Дж; 3) 55 Дж; 4) 100 Дж; 5) 75 Дж.
4. Какую скорость приобретает сплошной цилиндр, скатившись без скольжения с наклонной плоскости высотой 1 м?
Ответы: 1) 2,15 м/с; 2) 22 м/с; 3) 3,6 м/с; 4) 0,75 м/с; 5) 5,3 м/с.
5. Вычислить момент инерции однородного стального шара относительно оси, проходящей через его центр, если радиус шара равен 10 см. Плотность стали 7,8.103 кг/м3.
Ответы: 1) 2,3 кг. м2; 2) 13. 10–2 кг.м2; 3) 3,32.10–2 кг.м2; 4) 1,22.10–3 кг.м2; 5) 0,77 кг.м2.
6. Диск диаметром 50 см и массой 5 кг вращается с угловой скоростью 100 рад/с. Определить тормозящий момент, если известно, что диск останавливается через две минуты после начала торможения.
Ответы: 1) 0,013 Н.м; 2) 0,23 Н.м; 3) 1,2 Н.м; 4) 0,018 Н.м; 5) 0,31 Н.м.
Контрольные вопросы
1. Закон сохранения энергии. Закон сохранения полной механической энергии. Какой из этих законов не выполняется в лабораторной работе и почему?
2. Консервативные и диссипативные силы. Примеры этих сил.
3. Цель работы.
4. Физический смысл момента инерции.
5. Момент инерции материальной точки, твердого тела.
6. Размерность момента инерции.
7. Применить закон сохранения энергии к лабораторной установке.
8. Вывести рабочую формулу.
9. Угловая скорость. Угловое ускорение. Вектор угловой скорости и ускорения.
Литература
1. Савельев И. В. Курс общей физики, т. 1. М.: Наука, 1989. с. 79–81, 103–108.
2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа, 2002, с.27–29, 34–36.
3. Бондарев Б. В., Спирин Г. Г., Калашников Н. П. Курс физики. М.: 2003, т.1,
с.128–130.
Лабораторная работа 1.3