Порядок выполнения работы

Рисунок  6.3 - Крестовина (маятник Обербека)

Крестовина представляет собой насаженную на одну ось со шкивом массивную ступицу(рисунок 6.3), в которую вставлены четыре взаимно перпендикулярных стержня (спицы). На шкив наматывается нить, к концу которой привязаны грузы массой . Если дать грузу падать, то крестовина придет во вращательное движение.

ОПЫТ№1 (Крестовина без грузов, масса падающего груза )

1 Измерить штангенциркулем диаметр шкива .

2 Намотать на шкив нить и подвесить груз массой .

3 Предоставить грузу свободно падать, включить секундомер в момент начала движения груза и выключить его в момент соприкосновения груза со столиком. Повторить опыт з раза и записать в таблицу три значения времени падения груза: .

4 Зная среднее время и путь, пройденный падающим грузом, подсчитать ускорение падающего груза  по формуле:

 .                       (6.15)

5 Подсчитать  угловое ускорение  и величину вращающего момента  по формулам

. и                (6.16)

6 Определить момент инерции крестовины:

        .                                  (6.17)

7  Результаты записать в таблицу 6.1.

ОПЫТ№2(Крестовина с грузами, масса падающего груза )

1 Изменить момент инерции крестовины. Для этого на спицы крестовины укрепляются грузы. Масса каждого груза  . (Переходим к другой крестовине).

2 Оставляя неизменным падающий груз, проделать опыт в прежнем порядке, определить среднее время падения груза  , вычислить  .  

3 Проверить соотношение

, справедливое при равных моментах ().         

 

Таблица 6.1 -  Результаты измерений

Масса груза, кг	№, Изм.	сек.	Сек.	Сек.	Сек.			,	,
Опыт 1. (Крестовина без грузов)
	1. 2. 3.
Опыт 2. (Крестовина с грузами)
	1. 2. 3.
Опыт 3. (Крестовина с грузами)
	1. 2. 3.

 

Опыт №3  (крестовина с грузами, масса падающего груза   )

1 Изменить момент силы, подвешивая новый груз   

2 Проделав опыты в прежнем порядке, вычислить  .

3 Проверить соотношение , справедливое при неизменяющемся моменте инерции крестовины ().

4 Вычислить собственный момент инерции грузов, надетых на крестовину:

,                                  (6.18)

где - среднее значение момента инерции крестовины вместе с грузами, - момент инерции крестовины без грузов.

5 Сравнить результат, полученный в пункте 4, с результатом, вычисленным по теоретической формуле

,                          (6.19)

где m₀ = 0,83кг – масса каждого груза, надетого на спицу крестовины;

R = 0,27 м – расстояние от центра тяжести груза до оси вращения.

6 Вычислить относительную погрешность для измерений, проведенных в третьем опыте, по формуле:

 ,       (6.20)

где

7 Абсолютную погрешность вычислить по формуле:

                               .

8 Записать окончательный результат для третьего опыта в виде:

              ) кг при .

Контрольные вопросы

1 Что называется моментом инерции материальной точки?

2 Что называется моментом инерции тела?

3 В каких единицах измеряется момент инерции тела?

4 В чем заключается сходство и чем состоит существенное различие между массой тела и его моментом инерции?

5 однородных тел правильной геометрической формы относительно оси симметрии (шара, диска, кольца, стержня и т.д.)

6 Что называется моментом силы?

7 Что называется плечом силы?

8 Сформулируйте и выведите основной закон динамики вращательного движения?

9 Выведите рабочую формулу для определения момента силы в данной работе.

10 Каким соотношением связаны между собой линейные и угловые ускорения? В каких единицах они измеряются?

11 Как можно измерить момент инерции крестовины, не изменяя массы грузов?

12 Какие физические величины должны быть одинаковыми в первом и во втором опытах?

13 Какие физические величины должны быть одинаковыми во втором и третьем опытах?

14 На основании какой закономерности вычисляется ускорение падающего груза в данной работе?

15 Какие соотношения необходимо проверить в данной работе?

16 По какой теоретической формуле нужно вычислить момент инерции грузов, надетых на крестовину?