Задание к работе
Получите допуск к выполнению лабораторной работы у преподавателя.
При подготовке к лабораторной работе получите расчетную формулу для погрешности косвенных измерений J момента инерции (см. гл. 12). Учтите, что момент инерции определяется с помощью рабочей формулы (9.8).
Подготовьте таблицу для статистической обработки прямых пятикратных измерений времени t (в качестве образца возьмите табл. 12.3 гл. 12).
Подготовьте таблицу для исследования зависимости
.Включите электронный секундомер. Нажатием кнопки «Режим» установите режим 3 (светится индикатор «Реж. 3»), при этом отключится тормозное устройство, удерживающее тело.
Приступая к работе, поместите оба груза в точку А.
Отклоните маятник рукой на небольшой угол , и в момент отпускания маятника включите секундомер нажатием кнопки «Пуск». Отсчитав полных колебаний маятника, остановите секундомер нажатием кнопки «Стоп». Запишите полученное время в таблицу измерений.
Проведите пятикратные измерения времени t десяти полных колебаний физического маятника, не меняя положение грузов.
Рассчитайте среднее время и определите доверительную погрешность измерения .
Используя рабочую формулу (9.8), определите значение момента инерции , а по формуле, полученной в пункте 2 задания к работе, определите погрешность измерения этой величины
.
Результат запишите в виде
.
Результат занесите в таблицу для
значения
.Раздвиньте грузы симметрично относительно точки А на расстояние
(рис.9.1). Рекомендуется расстояние
взять равным тому значению. Проведите
однократные измерения времени t
десяти полных колебаний физического
маятника.Повторите опыт, описанный в пункте 11, для пяти различных расстояний .
Определите момент инерции маятника при различных расстояниях с помощью формулы (9.8). Результаты занесите в таблицу.
Пользуясь таблицей, постройте график зависимости . Нанесите на этот же график теоретическую зависимость, определяемую формулой (9.10). Проведите сравнение и анализ полученных результатов.
Контрольные вопросы
Какова цель данной лабораторной работы?
Момент инерции тела, его физический смысл.
Сформулируйте и примените к данной работе основной закон динамики вращательного движения твердого тела.
Что такое центр масс системы?
Почему местоположение центра масс маятника не меняется при изменении расстояния x от грузов до точки A?
Найдите момент инерции системы относительно центра масс, задав или измерив нужные для этого величины.
Сформулируйте закон сохранения энергии и запишите его применительно к колебаниям физического маятника.
Получите рабочую формулу (9.8) и зависимость (9.10).
Получите формулу для расчета погрешности косвенных измерений момента инерции.
Сформулируйте теорему Штейнера и примените ее к исследуемой системе.
Почему в работе предлагается построить график зависимости момента инерции от квадрата величины , а не от самой этой величины?
Что такое момент силы , угловая скорость , угловое ускорение , угловое перемещение , как направлены эти векторы?