Изучение движения маятника Максвелла

Описание установки

На горизонтальном основании установки расположены универсальный секундомер и вертикальная стойка. На вертикальной стойке смонтированы: верхний кронштейн, на котором расположен электромагнит и крепежные детали для нитей, верхний и нижний фотодатчики для измерения времени движения маятника. Сама вертикальная стойка снабжена линейной шкалой для определения высоты, на которую опускается центр масс маятника. Движущаяся часть маятника представляет собой легкую дюралевую ось, на которой жестко насажен дюралевый ролик. На ролик помещается массивное стальное кольцо с прорезью для нитей. Перед началом эксперимента одно из сменных колец должно быть надежно установлено на ролике.

Параметры установки:

диаметр оси маятника 10 мм

внешний диаметр ролика 86 мм

внешний диаметр колец 105 мм

масса ролика с осью 123 г

259 г

масса стальных колец 388 г

522 г

Для выполнения эксперимента необходимо включить прибор, дать ему 3-5 мин прогреться, нажать клавишу «СБРОС» и отжать клавишу «ПУСК». Убедившись, что нити не перекошены и их длина подобрана таким образом, что при опускании маятник в нижнее положение не будет ударяться о фотодатчик, надо поднять маятник в верхнее исходное положение, вращая ось и наматывая на нее нить. При этом надо следить, чтобы витки нитей укладывались один к одному без перехлеста в направлении к ролику. Маятник фиксируется с помощью магнита в верхнее положение, а затем нажимается клавиша «ПУСК». Автоматически включается миллисекундомер. Измерения повторяются 5 раз с каждым стальным кольцом. По формуле (3.6) рассчитывается момент инерции маятника с тремя стальными кольцами. В этой формуле под m понимается масса всей движущейся части: кольца и ролика с осью: r - радиус оси.

Для проверки правильности полученных результатов необходимо оценить момент инерции каждого кольца, считая, что вся масса кольца сосредоточена по окружности, радиус которой равен среднему радиусу кольца. Сравнить полученные данные с результатами эксперимента.

Контрольные вопросы

1. Какое движение называется плоским?

2. Вывести формулу для линейного ускорения маятника.

3. Вывести ту же формулу, рассматривая движение маятника как поворот относительно мгновенной оси вращения.

4. Вывести формулу для расчета момента инерции маятника

ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕНИЯ ТЕЛ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ.