5 156 .2. Опис лабораторної установки.

Схема лабораторної установки зображена на рисунку 5.1. Махове колесо (1) зі шківом змінного діаметра (4) насаджені на горизонтальну вісь, що закріплена на стіні будівлі, до якої також прикріплена градуйована лінійка (2). До шківу за допомогою мотузки прив’язаний важок (3) масою m.

На висоті h₁ важок має запас потенційної енергії mgh₁. Якщо надати важку можливість падати донизу, то його потенційна енергія перетвориться у нижній точці в кінетичну енергію поступального руху важка mv²/2, кінетичну енергію обертального руху маховика j²/2 та роботу сил тертя в опорі маховика F_трh₁.

Таким чином, за законом збереження енергії отримаємо:

mgh₁ = mv²/2 + j²/2 + F_трh₁ , (5.5)

Пройшовши нижню точку, важок підніметься на висоту h₂, меншу за висоту h₁. Це відбувається тому, що частина потенційної енергії важка перетворилася на роботу сил тертя. Тобто:

F_тр (h₁+h₂) = mgh₁ - mgh₂ , (5.6)

Сумісне розв’язання рівнянь (5.5) та (5.6) дозволяє отримати формулу для обчислення моменту інерції махового колеса:

, (5.7)

де m - маса важка, що дорівнює 86 г в аудиторії 417 та 400 г в аудиторії 418, R - радіус шківа, на який намотувалась мотузка, t - час проходження важком відстані h₁.

5.3. Порядок виконання роботи.

1. Виміряйте штангенциркулем радіус шківа R, на який ви збираєтесь намотувати мотузку, результат внесіть до табл. 5.1.

2. Накрутіть на шків колеса мотузку, при цьому важок підніміться на висоту h₁. Виміряйте цю висоту та занесіть до табл. 5.1.

157

. Відпустіть важок і за допомогою електронного секундоміра виміряйте час руху важка до нижньої точки. Отриманий результат занесіть до таблиці 5.1.

4. Визначте висоту h₂, до якої підніметься важок з нижньої точки. Отриманий результат також занесіть до таблиці 5.1.

5. Досліди, що вказані у п.п. 1 - 5 виконайте 5 разів. Усі результати вимірювань також занесіть до таблиці 5.1.

6. За формулою (5.7) обчисліть момент інерції махового колеса за результатами усіх п’яти виконаних вами дослідів. Отримані результати внесіть до таблиці 5.1.

7. Обчисліть середнє арифметичне значення моменту інерції: