перерыв 5 минут

Задача 1. Определение скорости прецессии гироскопа и изменение угловой скорости вращения маховика гироскопа.

1. Отрегулировать положение основания гироскопа по уровню при помощи регулировочных опор.

2. Передвигая противовес 6, добиться того, чтобы гироскопическая система находилась в положении равновесия.

3. Включить блок. Установить скорость вращения маховика гироскопа 50 Гц (кнопка «+», левое табло) и выждать 4-5 минут. Для установления стабильного вращения. Убедиться в отсутствии прецессии (ось хорошо сбалансированного гироскопа при легком постукивании по стойке не должна поворачиваться).

4. Измерить расстояние от конца стержня 2 до ближайшей плоскости противовеса.

5. Выключить блок. Сместить противовес в правую сторону так, чтобы расстояние от конца стержня 2 до ближайшей плоскости противовеса составило . Вычислить .

6. Включить блок. Повернуть гироскопическую систему так, чтобы указатель угла поворота гироскопа показывал 0⁰, удерживая стержень с противовесом в горизонтальном положении.

7. Установить скорость вращения маховика гироскопа 40 Гц. Повернуть гироскопическую систему на 10⁰ в сторону, противоположную вращению прецессирующего гироскопа. Отпустить стержень с противовесом. Определить время поворота на угол 90⁰ (правое табло блока). Измерение повторить 3 раза.

8. Выключить блок. Переместить противовес в левую сторону на расстояние . Вычислить .

9. Повторить пункт №7 и записать время . Измерение повторить 3 раза.

10. Определить скорость прецессии и : и вычислите отношение

11. Заполните таблицу 1.

Таблица 1

№ п.п.	, мм	, мм	, с	, мм	, с	, с-1	, с-1
1
…
5

Убедитесь в справедливости соотношения .

Задача 2. Определение зависимости скорости прецессии гироскопа от угловой скорости вращения маховика гироскопа и момента сил, приложенного к горизонтальной оси гироскопа.

1. Изменяя скорость вращения маховика гироскопа, определить зависимость скорости прецессии от скорости вращения маховика. Рассчитать . Заполнить таблицу 2 и построить график .

Таблица 2

№ п.п.		, Гц	, с	, рад*с-1
…	…

2. Перемещая противовес 6 по стержню 2 определить зависимость скорости прецессии от момента сил, приложенного к горизонтальной оси гироскопа.

Установить скорость вращения маховика гироскопа 40 Гц. Повернуть гироскопическую систему на 10⁰ в сторону, противоположную вращению прецессирующего гироскопа. Отпустить стержень с противовесом. Определить время поворота на угол 90⁰ (правое табло блока). Изменяя положение груза на 0,5 см, повторить измерения. При этом ось гироскопа каждый раз ориентировать в исходное состояние, одинаковое при всех измерениях.

Заполнить таблицу 3 и построить график зависимости .

Таблица 3

№ п.п.	, мм	, Гц	, мм	, с	, рад*с-1
1		40
…
9

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цели работы.

2. Как определяются направления векторов: углового перемещения, угловой скорости, углового ускорения?

3. Запишите выражения для момента импульса относительно точки и относительно неподвижной оси.

4. Сформулируйте 2-ой закон динамики для вращательного движения.

5. Запишите выражение момента сил относительно точки.

6. Сформулируйте закон сохранения момента импульса.

7. Что называется гироскопом?

8. Куда направлен вектор момента импульса гироскопа?

9. Каково направление вектора момента сил гироскопа? С каким вектором совпадает направление момента сил?

10. Запишите условие равновесия системы.

11. Какое движение называется прецессией? Чему равна угловая скорость прецессии?

12. Как изменится скорость прецессии с изменением угловой скорости вращения?

Литература

1. Б.Л. ван дер Варден «Математическая статистика» Изд. ИЛ. М., 1960, с. 434.

2. Зайдель А.Н. «Ошибки измерений физических величин» Изд. «Наука» Ленинград, 1974.

3. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. «Обработка результатов наблюдений» Изд. «Наука» М., 1970, с. 103.

4. Колмогоров А.Н. «Основные понятия теории вероятностей» ОНТИ. М., 1936.

5. Худсон Д. «Статистика для физиков» Изд. «Мир» М., 1967, c.242.

6. Feldman G.J., Cousins R.D. «Unified approach to the classical statistical analysis of small signals», Phys. Rev. v57, N7 1998, pp. 3873-3889.

7. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., Высшая школа. 1986.

8. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М., Наука. 1990. Т.1.

9. Савельев И.В. Курс общей физики. М., Наука. 1987. Т.1.

10. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. М., 1979.

11. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., Высшая школа. 1986.

12. Общий физический практикум. Механика/ Под ред. Матвеева А.Н., Киселева Д.Ф. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 272с.

13. Методические описания к лабораторному практикуму. Кафедра физики. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова. http://fizik.bstu.ru/work.htm.

14. Иверонова В.И. Физический практикум, ч.1, Механика и молекулярная физика. М., 1967, 260 с.

15. СТО ИрГТУ. 005-2007.

* Система называется замкнутой, если на нее не действуют внешние силы.