Измерение моментов инерции тел

1. На все исследуемые тела прикрепите узкий листок бумаги, шириной не более 3 мм. (рис.5).

2. Закрепите исследуемое тело на вращающемся валу, скрепленном с пружи­ной.

3.Установите штатив с пружиной и закрепленным твердым телом так, чтобы листок находился под световым барьером (рис.5).

Рис. 5

4. Для светового барьера выберите режим измерений .

5. Отклоните исследуемое тело от положения равновесия приблизительно на 90^о и отпустите его, предварительно нажав на кнопку «Set» датчика светового барьера. Световой барьер измерит промежуток времени, равный периоду колебаний системы.

6. Для проведения повторных измерений сбросьте показания счетчика свето­вого барьера, нажав на кнопку «Set». Через последующий цикл колебатель­ного движения датчик вновь покажет значение периода колебаний системы.

7. Для каждого исследуемого тела сделать 5-7 измерений периода колебаний. По формуле (22) рассчитать моменты инерции исследуемых тел, Для каждого тела данные измерений заносить в отдельную таблицу. Определить средние значения и довери­тельный интервал для каждого исследованного тела. При расчете моментов инерции тел использовать (предварительно экспериментально найденную) величину углового коэффициента упругости спиральной пружины, равной: G= 0,0241±0,0009 Н·М/РАД.

Таблица № 1. Определение момента инерции однородного цилиндра.

№пп	Ti,с	,c	Ti,c				м2	м2
….
….
5-7

По данным таблицы найдите среднее значение периода и по формуле Стьюдента . По средним значениям и по формуле (22) определите среднее значение момента инерции, измеряемого тела: . По данным таблицы по нижеприведенной формуле определите доверительный интервал при косвенных измерениях момента инерции цилиндра(и других тел)

Аналогичные таблицу и вычисления момента инерции выполнить и для других (предложенных преподавателем) тел.

Экспериментальная проверка теоремы
Гюйгенса-Штейнера.

1.Закрепите диск с угловой шкалой на вращаемся валу так, чтобы его централь­ное отверстие совпадало с осью вращения. (Рис.6).

2. Отклоните диск от положения рав­новесия приблизительно на 90^о и отпустите его.

Рис. 6

3. С помощью светового барьера (дат­чика времени) измерьте период коле­баний диска 5-7 раз. Определите среднее значение периода колебаний и до­верительный интервал.

4. Используя просверленные в диске (по его диаметру) отверстия, повторите пункты 2 и 3, последовательно изме­няя место крепления диска к валу. По формуле (22) рассчитайте моменты инерции диска для всех измерений, проделанных в пунктах 3-4. Данные пунк­тов 3,4,5 занести в таблицу.

5.По данным таблицы построить график зависимости момента инерции I вра­щающегося диска от квадрата расстояния d² между осью вала и центром диска. Используя график, сделайте вывод о справедливости теоремы Гюй­генса-Штейнера.

Контрольные вопросы

1. Что такое угловая скорость; угловое ускорение?

2. Как определяются момент силы, момент инерции, момент импульса; какой физический смысл имеют эти величины?

3. Привести примеры роста вращательной способности силы с ростом

плеча силы.

4. Сформулировать основной закон динамики вращения.

5. Объяснить, как находится положение центра тяжести маятника.

6. Вывести формулу для нахождения момента инерции физического

маятника методом его малых колебаний.

7. Написать и объяснить формулу Штейнера.

8. Как оценить величины моментов инерции маятников, не прибегая к изучению их колебаний?

9. Вывести формулу для расчёта ошибки измерений.

Литература

1. Савельев И.В. Курс обшей физики. Т. 1. – М.: Наука, 2005. – 432с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2007. – 544с.