5.5.9.Використовуючи знайденуmтаD, за відповідною

формулою (5.6) - (5.8), обчислити момент інерції досліджуваного тіла J_0.теор, і порівняти його зJ₀визначеним графічно (рис.5.2). Із графіка також визначити абсолютну похибкуJ₀і порівняти її зJ_{0 теор}.

5.5.10.За формулою (5.17) знайти величинуk.

Контрольні запитання

1. Які фізичні властивості тіла характеризує момент інерції?

2. Як можна обчислити момент інерції твердого тіла правильної геометричної форми?

3. Сформулюйте основний закон динаміки для випадків поступального і обертального рухів.

4. Виведіть робочу формулу для визначення моменту інерції твердого тіла методом крутильних коливань.

5. Сформулюйте теорему Штейнера.

6. Від чого залежить період крутильних коливань?

7. Запишіть формулу кінетичної енергії тіла, що обертається.

Література

1. Савельев И.В. Курс общей физики, Т.1,-М.,1989.

2. Физический практикум, Ч.1, Под ред. И.С. Ромченко,-М., 1975.

Лабораторна робота 6

ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ

ЗА ДОПОМОГОЮ ФІЗИЧНОГО МАЯТНИКА.

6.1 Мета роботи

Визначити прискорення вільного падіння за допомогою фізичного маятника.

6.2 Загальні положення

Фізичний маятник - це будь-яке тверде тіло, здатне здійснювати коливання навколо нерухомої точки, що не збігається з його центром інерції. Якщо такий маятник вивести з положення рівноваги і відпустити, то він почне здійснювати коливання навколо цього положення. Час, протягом якого маятник здійснює одне повне коливання, називається періодом коливань.

При малих відхиленнях від положення рівноваги період коливань фізичного маятника визначається за формулою

, (6.1)

де J- момент інерції маятника відносно осі обертання;g- прискорення вільного падіння;m- маса маятника;a- відстань між віссю обертання і центром інерції маятника. Такий же період коливань має і математичний маятник довжиною

, (6.2)

де l_зв- зведена довжина маятника.

Використовуючи (6.2), формулу для періоду коливань фізичного маятника можна записати у вигляді

. (6.3)

На рис.6.1 точкоюОпозначена вісь обертання фізичного маятника,

Рис 6.1

а точкою Ц- центр інерції маятника. ТочкаК, що лежить на прямій, яка зєднує вісь обертання з центром інерції, на відстані зведеної довжини l_зввід осі обертання є центром качання фізичного маятника. Точка підвісуОі центр качання завжди лежать по різні боки від центра інерції і мають властивість взаємності. Це означає, що коли поміняти місцями точкиОіК, які розташовані на відстаніl_зводна від одної, то період коливань маятника залишиться незмінним. Користуючись вказаною властивістю взаємності, можна дослідним шляхом знайти такі дві несиметричні точки підвісу, відносно яких період коливань буде однаковий. Надалі, вимірюючи відстань між цими точками, яка дорівнюєl_зві, період коливань, можна знайти прискорення вільного падінняg.

6.3 Опис установки

Для визначення прискорення вільного падіння використову- ється фізичний маятник, що має дві паралельні одна одній тригранні призми, на які він по черзі підвішується після повороту на 180. Такий маятник називають “оборотним маятником”.

На рис.6.2 наведено оборотний маятник, що являє собою стрижень Суздовж якого можуть переміщуватися і закріплюватися в різних положеннях опорні призмиП₁іП₂, а також тягаріГ₁іГ₂. Маятник підвішують на одній з цих призм на кронштейніК_р, що розташовується на опорі А.

Переміщенням тягарів можна добитися такого їх положення, щоб період коливань маятника при підвішуванні на будь-яку з указаних призм був однаковим.

У цьому випадку відстань між опорними ребрами призм буде дорівнювати зведеній довжині l_зв.