Порядок выполнения работы

1 Отклонить рамку на угол 30⁰ и зафиксировать с помощью электромагнита 15, нажав кнопку «Сеть» блока.

2 Нажать кнопку «Пуск» блока. По показаниям таймера блока определить значение времени n колебаний рамки. Нажав кнопку «Стоп». Определить среднее значение периода колебаний рамки по формуле

, (5.16)

где t-время колебаний, n-число колебаний.

ВНИМАНИЕ. Для предотвращения перегревания катушки электромагнита – время непрерывной работы электромагнита- не более 15 секунд, перерыв -5 секунд.

3 Опыт произвести 3 раза и результаты опыта занести в таблицу 5.1.

4 Установить два груза 10 на планку (рисунок 5.2). Определить период колебаний T₁ рамки с грузами по формуле (5.9). Результат занести в таблицу 5.1.

5 Вычислить момент инерции J рамки без грузов по формуле (5.12).

6 Снять грузы М с рамки. Установить образец в рамке согласно рисунку 5.2. Определить период колебаний T₂ рамки с образцом по формуле (5.16). Опыт произвести три раза и результаты занести в таблицу.

7 Вычислить момент инерции J₀ образца по формуле (5.15).

8 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Опытные и расчетные данные

№	t, с	T,с	t1 ,с	T1 ,с	t2 ,с	T2 ,с	J,кг·м2	J0,кг·м2	δJ0ср,%	ΔJ0ср, кг·м2
1
2
3
Средние значения			-		-

9 Определить теоретическое значение момента инерции исследуемого образца по формуле (5.14).

10 Зная теоретическое и экспериментальное значения моментов инерции исследуемого образца, определить относительную погрешность по формуле:

11 Записать окончательный результат в виде:

J₀=J_0ср±ΔJ_0ср при δJ₀=…

Контрольные вопросы

1 Сформулировать цель работы и дать описание схемы установки.

2 Сформулировать основное уравнение динамики для твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.

3 Как определяется момент инерции материальной точки?

4 Что называется моментом инерции тела?

5 Что называется периодом колебаний?

6 Как период колебаний связан с частотой колебаний?

Работа 1.6 проверка основного уравнения динамики вращательного движения

Цель работы: Экспериментальная проверка основного закона динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека.

Теоретическое введение

При рассмотрении вращения твердого тела с динамической точки зрения наряду с понятием о силах вводится понятие о моментах сил и наряду с понятием о массе – понятие о моменте инерции.

Пусть материальная точка массой т под действием внешней силы движется криволинейно относительно неподвижной точки О. На материальную точку действует момент силы и точка обладает моментом импульса. Положение движущейся материальной точки определяется радиус-вектором , проведенным к ней из точки О (рисунок 6.1). Моментом силы относительно неподвижной точки О называется векторная величина , равная векторному произведению радиус-вектора на вектор силы  

(6.1)

Рисунок 6.1 - Момент силы

Вектор направлен перпендикулярно плоскости векторов и и его направление соответствует правилу правого винта. Модуль момента сил равен

(6.2)

где  - угол между векторами и , h=rsin - плечо силы, равное кратчайшему расстоянию от точки О до линии действия (вдоль которой действует сила) силы .

М

(6.3)

оментом импульса относительно точки О называется векторная величина, равная векторному произведению радиуса вектора на вектор импульса , то есть векторов и (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Момент импульса

Вектор направлен перпендикулярно плоскости

Модуль момента импульса равен

(6.4)

где  - угол между направлением векторов и .