2015-10-16
582
Закручиваем нити маятника на ось и поднимаем его на высоту “ h ”. Тогда маятник будет иметь потенциальную энергию
En = m g 0 h. (1)
Опустив маятник будем наблюдать превращение потенциальной энергии маятника в кинетическую энергию вращательного движения
Eвр = I ω 2 / 2 (2)
и в кинетическую энергию поступательного движения
Eпос = mυ2 / 2, (3)
если трением пренебречь, то на основе закона сохранения и превращения энергии можно считать
m g h = I ω 2 / 2 + m υ2 / 2. (4)
Беря производную от (4) по времени, имеем:
mg 
= 
+ 
, (5)
а т.к. = υ; ω = 
; 
= 
,
то имеем
m g υ= m υ a + 
, (6)
откуда находим
I a = m g r2 – m a r2 (7)
или
I = m r 2 
,
так как h = 
, то a = 
и тогда получаем рабочую формулу: I = m r 2 
υ = a t = 
Данные заносим в таблицу:
| № | h | t | m | r | υ | a | I | ΔI | ΔI/I*100% | Iист=Iср  ΔIср
|
| Сред.знач. |
Задачи
1. Какой вид имеет период колебаний пружинного маятника?
Ответы:
.
2. Какой вид имеет период колебаний математического маятника?
|
|
|
Ответы:
.
3. Длину математического маятника увеличили в 4 раза. Как изменился период колебаний?
Ответы: 1)остался без изменения; 2) увеличился в 4 раза; 3) увеличился в 2 раза; 4) уменьшился в 4 раза.
4. Масса тонкого кольца увеличилась в 2 раза. Во сколько раз изменился момент инерции кольца относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости кольца?
Ответы: 1)не изменился; 2) уменьшился в 2 раза; 3) увеличился в 2 раза; 4) увеличился в 4 раза.
5. Масса диска увеличилась в 2 раза и в 2 раза увеличился радиус диска. Во сколько раз изменился момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс, перпендикулярно плоскости диска?
Ответы: 1) не изменился; 2) увеличился в 2 раза; 3) увеличился в 4 раза; 4) увеличился в 8 раз; 5) увеличился в 16 раз.
Контрольные вопросы:
1. Какой закон лежит в основе вывода рабочей формулы?
2. Можно ли считать колебания маятника Максвелла гармоническими?
3. Физический смысл момента инерции.
4. В каких единицах измеряется момент инерции?
5. Будет ли совершать колебания маятник Максвелла в состоянии невесомости?
Литература
1. Бондарев Б. В., Спирин Г. Г, Калашников Н. П. Курс физики. М.: Курс общей физики, 2003, т.1, с.186, 192.
2. Савельев И. В. Курс общей физики, т. 1. М.: Наука, 1989.
3. Трофимовa Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа, 2002.
Лабораторная работа 1.10
