2. Порядок виконання роботи

1. Вимірити діаметр шківа , на який намотана нитка. Значення радіуса шківа записати в таблицю 1.

2. Вимірити і записати в таблицю 1 відстань між фотоелементами.

3. Записати в таблицю 1 масу вантажу _, масу та довжину стержня.

4. Установити нижню площину вантажу на рівні риси на верхньому фотоелементі.

5. Натиснути кнопку "Пуск".

6. Записати в таблицю 2 час опускання вантажу с висоти , яке показане на табло електросекундоміра, натиснути клавішу "Скидання".

7. Підняти вантаж у початкове верхнє положення і віджати клавішу "Пуск". Установка готова до наступних вимірів.

8. Провести виміри 5 разів і знайти середнє значення .

9. За робочою формулою обчислити момент інерції маятника Обербека , підставляючи :

10. Закрутити 4 стержні в маятник і зробити 5 разів виміри часу опускання вантажу з висоти з 4 стержням.

11. За робочою формулою обчислити момент інерції маятника з 4 стержнями , підставляючи :

12. Обчислити експериментальне значення моменту інерції одного стержня:

13. Обчислити теоретичне значення моменту інерції стержня за формулою:

14. Порівняти теоретичний і експериментальний результати:

Таблиця 1

, м	, м	,кг	, кг	, м

Таблиця 2

№	, с Без стержней	, с З стержнями

Контрольні питання:

1. Наведіть визначення траєкторії, шляху, переміщення.

2. Що називається миттєвою швидкістю? миттєвим прискоренням?

3. Прискорення і його складові.

4. Який рух називається поступальним? обертальним?

5. Закони Ньютона

6. Що називається кутовою швидкістю обертання?

7. Що називається кутовим прискоренням?

8. Як зв'язані лінійні і кутові характеристики при обертальному русі?

9. Записати і пояснити основний закон динаміки поступального і динаміки обертального руху? Записати ці закони для даної роботи.

10. Що називається моментом сили відносно нерухомої точки? Відносно нерухомої осі?

11. Що називається моментом інерції матеріальної точки? тіла?

12. У чому складається фізичний зміст моменту інерції?

13. Від чого залежить момент інерції твердого тіла?

14. Сформулюйте теорему Штейнера.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА М7 (№ 104)

Маятник максвелла Проробити теоретичне введення «обертальний рух» стор.47-50

Мета роботи: визначення моменту інерції маятника Максвелла і моменту інерції кільця.

1. Опис установки і виведення робочої формули

Лабораторна робота виконується на приладі, загальний вигляд якого зображений на рис.1. До основи приладу прикріплена колонка 1 з верхнім

нерухомим 2 та нижнім рухомим 3 кронштейнами. На верхньому кронштейні знаходиться електромагніт 4, фотоелектричний датчик 5 та коробочка 6 для закріплення і регулювання довжини біфілярного підвісу маятника.

Маятник 7 — це ролик, закріплений на осі і підвішений біфілярним способом, на нього накладаються змінні кільця 8, що змінюють момент інерції системи.

В верхньому положенні маятник утримується електромагнітом. Довжина його визначається за міліметровою шкалою на колонці приладу. Для підвищення точності вимірювань нижній кронштейн має червоний покажчик, що розташований на висоті оптичної осі нижнього фотоелектричного датчика.

Маятник Максвелла це ролик на осі, підвішений на двох нитках (біфілярний підвіс), на який накладають різні кільця, змінюючи, таким чином, момент інерції системи. Маятник з накладеним кільцем у верхньому положенні (нитка намотана на вісь маятника) має запас потенціальної енергії:

,

де , - маса осі маятника; - маса ролика; - маса насадженого кільця; - прискорення вільного падіння; - висота підняття маятника Максвела. У верхньому положенні маятник утримується електромагнітом. Якщо звільнити маятник, то він почне опускатися. При цьому маятник рухається поступально з постійним прискоренням і одночасно обертається. При русі маятника його потенціальна енергія перетворюється на кінетичну енергію поступального руху і кінетичну енергію обертального руху . - момент інерції усієї системи, який унаслідок адитивності цієї величини дорівнює:

,

де - момент інерції осі маятника; - момент інерції ролика; - момент інерції насадженого кільця. Якщо нехтувати силою тертя, то на підставі закону збереження енергії можна записати:

.

Оскільки вся система рухається рівноприскорено, то , де - лінійне прискорення; - час опускання маятника. Лінійна швидкість поступального руху системи дорівнює: . Зв'язок між лінійною і кутовою швидкістю:

,

де - зовнішній діаметр маятника разом з намотаною на нього ниткою підвіски: , де - діаметр осі маятника; - діаметр нитки підвіски. Тоді закон збереження енергії матиме вигляд:

.

Звідси робоча формула для моменту інерції маятника Максвелла має вигляд:

.