3. Теоретическая часть

Изучите раздел 1.1.

4. Вывод расчётной формулы

Выведите формулу (2.7).

5. Порядок проведения измерений

1. Измеряем массу гирьки .

2. С помощью штангенциркуля измеряем диаметр шкива .

3. Поднимаем гирьку на высоту , значение которой определяем с помощью вертикальной линейки, укреплённой на стене.

4. Опустив гирьку, одновременно включаем секундомер и измеряем время падения

5. Отмечаем высоту поднятия гирьки после её удара о пол.

Измерения по п.п. 3-5 проводим 5 раз. Результаты измерений заносим в таблицу 3.

6. Обработка результатов измерений

По экспериментальным данным вычисляем и соответствующие средние квадратичные погрешности их измерения . Результаты вычислений заносим в таблицу 3.

Таблица 3

№
1 2 3 4 5

Используя средние значения величин вычисляем момент инерции колеса по формуле (2.7).

2. Вычисляем среднеквадратичную погрешность в определении момента инерции

(3.1)

3. Конечный результат записываем в виде

(3.2)

7. Рекомендации к оформлению отчёта

1. В табл. “Приборы” укажите предел измерений, цену деления и точность отсчёта секундомера, штангенциркуля, линейки и разно­веса (по массе наименьшей гирьки).

В разделе “Применяемы расчётные формулы” привести формулы (2.7), (3.1), (3.2).

3. В разделе “Обработка результатов измерений” сделать подста­новку численных данных в формулы (2.7), (3.1), (3.2).

8. Контрольные вопросы

Выведите выражение для кинетической энергии вращательного движения твёрдого тела.

Каков физический смысл момента инерции? От чего он зависит?

Выведите расчётную формулу (2.7). Как будет выглядеть эта формула, если пренебречь силами трения?

Литература

В.И. Михайленко, В.М. Белоус, Ю.М. Поповский. Общая физика. К., с. 53-56.

Лабораторная работа № 1.3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ КОЛЕСА МЕТОДОМ

КОЛЕБАНИЙ

1. Приборы и принадлежности

Рис.6

Велосипедное колесо, шар, секундомер, весы, штангенциркуль.

2. Экспериментальная установка

Измерения проводятся на установке, показанной на рис. 6.

2. Теоретическая часть

Изучите раздел 1.1.

3. Вывод расчётной формулы

Укрепим на ободе колеса шар массой . В результате получим физический маятник.

Физическим маятником называется тело, совершающее колебания под действием силы тяжести вокруг горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести. Период колебаний Т физического маятника определяется формулой

,

(1)

где I - момент инерции мятника относительно оси подвеса (ось О на рис. 6), ‑ масса маятника, а - расстояние от оси подвеса до центра масс (точка С). В нашем случае

,

(2)

где - масса колеса.

Расстояние l можно найти из условия равенства моментов сил

.

Отсюда

.

(3)

Из (1) найдём момент инерции маятника

.

С учётом (2) и (3) получим

или

.

(4)

Момент инерции маятника равен сумме моментов инерции колеса и шара относительно оси подвеса

.

Момент инерции шара найдём по теореме Штейнера

,

где - радиус шара, - собственный момент инерции.

В нашем случае , поэтому

.

(5)

Теперь найдём момент инерции колеса

.

(6)

Подставив (4) и (5) в (6) получим окончательно

.

(7)

4. Порядок проведения измерений

1. Измеряем массу шара и радиус колеса .

2. Укрепляем шар на ободе колеса и отклоняем его на угол  15°

3. Отпустив колесо, измеряем время десяти полных колебаний. 4. 4. Опыт проводим 5 раз. Результаты измерений заносим в таблицу.

Таблица 4

№	,		c
1 2 3 4 5

5. Обработка результатов измерений

По серии из пяти опытов находим период колебаний далее вычисляем среднее значение и среднеквадратичное отклонение

,

(8)

где - число измерений ().

2.По формуле (7) вычисляем момент инерции колеса и далее сред-неквадратичную ошибку

,

(9)

Конечный результат записываем в виде

(10)

6. Контрольные вопросы

1. Выведите выражение для кинетической энергии вращательного движения твёрдого тела.

2. Каков физический смысл момента инерции? От чего он зависит?

3. Выведите расчётную формулу (7).

Литература

Михайленко В.И., Белоус В.М., Поповский Ю.М. Общая физика. К., с. 53‑56.