где d = 2r – диаметр вала.
Измерения
1. Измерить диаметр вала колеса и диаметр нити. Найдите их сумму d.
2. Поднимая груз на одинаковую высоту h1, несколько раз измерить время опускания груза t1 и высоту подъема h2.
Результаты измерений занести в таблицу.
Таблица
№ п.п. | m | d | h1 | t1 | <t1> | h2 | <h2> | <Mтр> | <I> |
Оценить ошибки прямых измерений.
Записать окончательные результаты в виде
J=<J> + SI,
Mтр=<Мтр > + SM.
Контрольные вопросы
1. Проанализировать полученные результаты.
2. Что называется моментом силы, моментом инерции и угловым ускорением?
3. Основной закон динамики вращательного движения.
4. Вывести расчетные формулы. Какие упрощающие предположения сделаны при их выводе?
5. Оценить потери энергии в нити и сравнить с потерями в подшипниках.
6. Найти основные источники погрешностей. Предложить методы их уменьшения.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Колебания маятников
Цель работы: изучить колебания математического и физического маятника. Определить ускорение свободного падения из периода колебаний математического, физического и оборотного маятников.
Приборы и материалы: Оборотный маятник, секундомер, линейка, установка ELWRO.
Упражнение 1. Математический маятник.
В физике маятником называют твердое тело, которое может совершать под действием силы тяжести колебания относительно неподвижной горизонтальной оси. Простейшим маятником является математический – массивное тело исчезающих малых размеров, подвешенное на тонкой нерастяжимой нити.
Движение мятника можно охарактеризовать углом отклонения от вертикали. Тогда как и в случае вращательного движения
где J – момент инерции, М – вращающий момент – момент силы тяжести.
Момент инерции шарика, подвешенного на нити относительно точки название 0 при условии пренебрежения массой нити.
J =
Если радиус r мал, по сравнению с длиной нити a, тогда можно считать, что:
J = ma
Момент силы -
M= mg a sin = mg a
Это дает уравнение колебаний маятника:
и период колебаний маятника
T = 2
a – угол отклонения маятника.
1. Включить установку и прогреть ее в течение 5-10 минут. Прежде чем выполнять работу необходимо определить диапазон, изохронности колебаний. Отклонив мятник на расстояние 3 см от положения равновесия (при длине мятника 50 см) нажать кнопку «пуск» и отпустить маятник. Прибор автоматически начинает отсчет числа колебаний и времени при прохождении шариком положения равновесия. При появлении отсчета числа колебании 29 нажать кнопку «стоп». Отсчет прекратится при 30 колебаниях.
|
|
Повторить измерения для 5,7,10,15 см. Построить график зависимости периода колебаний от начальной амплитуды.
2. Изменяя длину маятника каждый раз на 5см, измерить период колебаний в зависимости от длины. Построить график зависимости Т от . При измерениях амплитуды выбирать в соответствии с первым пунктом работы, так чтобы отклонение периода колебаний от среднего не превышало 0,5%.
3. Определить ускорение свободного падения.