1. Описание аппаратуры и метода измерения

Маховик (рис.3) представляет собой массивный металлический диск, плотно сидящий на волу. Вал может вращаться в подшипниках с малым трением около горизонтальной оси ОО^ . Ось вращения проходит через центр тяжести маховика. На валу маховика плотно насажан шкив, на который наматывается нить. Не свободный конец нити помещен груз Q, приводящий всю систему в равноускоренное движение. Под действием груза Q на маховик будет действовать вращающий момент М, равный произведению f, приложенный к нити (натяжение нити), на плечо, т. е.

М = f D , (3)

2

где D - диаметр шкива К.

Если тело Q действует на нить с силой f, то нить действует на тело Q с силой F (сила F приложена к телу). В соответствии с третьим законом Ньютона эти силы равны по величине, т.е.

f = F (4)

Противоположно направлен и приложены к разным телам.

Для определения силы F рассмотрим движение тела Q вниз. На тело Q действуют две силы: со стороны Земли Р (вес тела Q) и со стороны нити. Под действием этих сил груз будет совершать движение с ускорением a , которое определяется из уравнения

P  F = m a , (5)

где m - масса груза Q. Отсюда

F = m (g  a), (6)

где g - ускорение силы тяжести.

Вращающий момент М с учетом (6) и (4) определяется выражением

M = D / 2 * m (g  a), (7)

Момент инерции маховика на основании уравнения (2) равен

I = M / ε = D / 2 ε * m (g  a) (8)

где ε – угловое ускорение маховика и шкива.

Угловое ускорение шкива ε и линейное ускорения а точек его цилиндрической поверхности связаны следующим соотношением:

ε = 2a / D (9)

Измеряя (секундомером)время опускания груза Q с высоты h, найдем величину линейного ускорения

a = 2 * h / t² (10)

С учетом (9) и (10) получим формулу для определения момента инерции маховика

I = D² * t² * m / 8 * h * (g  2 * h / t² ) (11)

2. Порядок выполнения работы.

На технических весах определяют массу m₁ и m₂ грузов Q₁ и Q₂ точностью до 0,5 г и измеряют кронциркулем диаметр шкива D. Петлю нити, на котором прикреплен груз Q₁, надевают на шпонку шкива. Вращая шкив, поднимают груз Q₁ на высоту близкую к максимальной. Измеряют масштабной линейкой с точностью до 1 мм высоту h (от нижнего торца до его проекции на плоскость пола).

Определяют время опускания груза Q₁ ,с высоты h. Для этого одновременно отпускают маховик и включают секундомер. В момент удара груза о пол секундомер выключают. Записывают результат измерений в таблицу и повторяют опыт три раза.

Повторяют опыт с грузом Q₂ (массы m₂).

h = (  ) м D = (  ) м

m₁ = (  ) кг m₂ = (  ) кг

№	1	2	3	4	5	№	1	2	3	4	5
t						t
<t>						<t>