1. Определить массу грузов m 1 и m 2 (m 1 взять примерно вдвое больше m 2). Определить высоту h, с которой будут опускаться грузы.
2. Укрепить на крестовине грузы m 0 на одинаковых наибольших расстояниях R = R 1. Добиться того, чтобы маятник находился в безразличном равновесии (по равновесию маятника в двух положениях при горизонтальном расположении каждой пары стержней).
Таблица 1
Номер опыта | Время t 1 i, c | Время t 2 i , с | Время t 3 i , с | Время t 0 i , с | Время t 4 i , c | Время t 5 i , c | Параметры маятника |
m 0 = …, кг m 1 = …, кг m 2 = …, кг h = …, м D = …, м R 1 = …, м R 2 = …, м | |||||||
< tn >, с | |||||||
1/β, с−2 | |||||||
3. Определить расстояние R 1 (см. рис. 1). Для этого надо измерить высоту l 0 цилиндрического груза m 0, диаметр шкива D, расстояние l 1 от груза m 0 до шкива. Вычислить R по формуле
R = l 1 + l 0/2 + D/2.
|
|
Результаты измерений п. 1 – 3 записать в табл. 1.
4. Вращая маятник, намотать нить на шкив и поднять груз m 1 на высоту h. Затем отпустить маятник и измерить время t 1 опускания груза. Опыт повторить три раза. Результаты записать в таблицу.
5. Заменить груз m 1 на m 2 и повторить измерения, приведенные в п. 3. Измеренное время t 2 записать в таблицу. По результатам измерений вычислить средние значения < t 1> и < t 2>.
6. По формуле (13) вычислить отношение моментов сил, а по формуле (14), используя средние значения < t 1> и < t 2>, вычислить отношение угловых ускорений. Сравнить полученные отношения.
Если
,
то (12) выполняется. Для вычисления Δ x 1 и Δ x 2 смотрите обработку результатов измерений.
7. Оставляя массу подвешенного груза неизменной (m 1), измерить время t 3 опускания груза для двух симметрично расположенных грузов m 0 на крестовине маятника, и время t 0 опускания груза для маятника без грузов m 0.
8. Установить расстояние R 2 примерно на 5 см меньше R 1 и измерить время t 4 и t 5 для двух и четырех грузов m 0 соответственно. В каждом случае опыт провести три раза. Результаты измерений записать в табл. 1 и 2.
9. По формуле (15) для каждого случая определить 1/β, подставляя < tn >. Построить график зависимости 1/β от J, располагая неизвестное J 0 в начале координат. Для построения графика использовать данные двух последних строк в таблице, кроме данных для времени t 2. По виду графика сделать вывод о характере зависимости 1/β от J.
Контрольные вопросы
1. Что называется моментом инерции материальной точки? От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?
|
|
2. При любом ли расположении грузов на крестовине их можно считать точечными?
3. Что называется моментом силы относительно неподвижной оси? Как определить его направление? В каких единицах он измеряется?
4. Дать определение угловой скорости и углового ускорения.
Как направлен вектор угловой скорости?
5. Какова связь между линейными и угловыми скоростями и ускорениями?
6. Какая сила сообщает вращающий момент маятнику?
7. Вывести основной закон динамики вращательного движения. Как он записывается для маятника Обербека?
8. Какова цель работы? Сформулируйте цель работы.