Определение параметров установки

Маятник может совершать свободные крутильные колебания за счёт первоначально сообщённой ему энергии. Период колебаний определяется моментом инерции маятника I_м и коэффициентом жёсткости нитей подвеса k при кручении:

.

Для определения коэффициента жёсткости нитей подвеса рассмотрим состояние маятника при различных положениях подвижных грузов на горизонтальном стержне.

Пусть грузы максимально удалены от оси вращения на расстояние R₁, тогда момент инерции маятника:

, (7)

где I₀  момент инерции маятника без грузов; I_гр  момент инерции грузов.

Если изменить положение подвижных грузов на горизонтальном стержне и сдвинуть их на расстояние R₂, то момент инерции маятника изменится:

, (8)

а следовательно, изменится и период его собственных колебаний. Тогда для различных положений грузов можно записать:

; (9)

; (10)

Подставляя (9) в (7) и (10) в (8), получим:

; (11)

; (12)

Вычитая (12) из (11), получим:

. (13)

Подставляя (9) и (13) в (6), получим:

Порядок выполнения работы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ

1. Переписать в таблицу 1 массу M подвижных грузов, указанную на установке.

2. Установить подвижные грузы на максимальном расстоянии R₁ симметрично относительно оси вращения; измерить расстояние R₁ и записать в таблицу 1

3. Установить маятник так, чтобы горизонтальная ось маятника и направление полета пули (ось ствола винтовки) образовывали прямой угол, а световой «зайчик» был на середине шкалы (в другой установке указатель должен находиться на 0^о).

4. Включить установку.

5. Вывести маятник из положения равновесия, отпустить и измерить время t₁, в течение которого маятник совершит N колебаний (для удобства расчётов рекомендуется выбрать N=10); результаты измерений занести в таблицу 1.

6. Изменить положение подвижных грузов, передвинув их вплотную к оси вращения; измерить расстояние R₂ и записать в таблицу 1.

7. Повторив операции по п.5, измерить время t₂, за которое маятник совершит N колебаний.

8. Вернуть подвижные грузы в исходное положение (на расстояние R₁).

Таблица 1 – Измерение параметров установки

М, кг	N	R1, м	t1, с	R2, м	t2, с	Т1, с	Т2, с
	10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ

1. Измерить на весах массу пули m и результат измерения записать в таблицу 2.

2. Измерить и записать расстояние z между зеркальцем и осью вращения (на настольной установке этот пункт опускается).

3. Произвести выстрел по неподвижной мишени и измерить первое наибольшее отклонение n_max светового «зайчика» (первый максимальный угол отклонения указателя _max), а также расстояние r от точки попадания пули до оси вращения. Опыт повторить ещё 24 раза и результаты измерений занести в таблицу 2 или в таблицу 2^а соответственно.

Таблица 2 – Измерение скорости пули (настенная установка)

№	m, кг	z, м	nmax, м	φmax, рад	r, м	v, м/с	<v>, м/с	Δv, м/с
1
2
3

Таблица 2^а – Измерение скорости пули (настольная установка)

№	m, кг	φmax, º	φmax, рад	r, м	v, м/с	<v>, м/с	Δv, м/с
1
2
3