Задание 1. Определение характера движения груза и его ускорения

Если измерить время t опускания груза с определенной высоты h, то среднее ускорение груза легко находится из кинематического уравнения равноускоренного движения:

.

(2.11)

Чтобы применить это уравнение, необходимо убедиться, что ускорение действительно постоянно. Для этого, меняя высоту падения одного и того же груза, следует измерять время его опускания. Если ускорение не изменяется, то график зависимости h(t²) будет прямой линией с угловым коэффициентом, равным a/2 в координатах h и t².

Выполнение измерений

Измерения времени t движения груза проводят 6–7 раз, отпуская один и тот же груз (без толчка!) с одного уровня, отмеченного на стойке. Секундомер включают в момент отпускания груза, и выключают при ударе груза о приёмную платформу (см. рис. 2.1). Первое измерение делают с наименьшей высотой h₁ = 40 см. Высота изменяется ступенями через 10 см до наибольшего значения 90 см.

Изменение высоты, на которую опускается груз, производится перемещением приёмной платформы. Положение платформы фиксируется пружинным стопором. Данные измерений (h и t) заносят в табл. 2.1. Измерения проводят сначала с грузиками на концах, а затем с грузиками, сдвинутыми к середине крестовины.

Таблица 2.1

m = … кг				R = … мм
№ п/п	h, м	Грузики на концах			Грузики у оси
		t, с	t2, с2		t, с	t2, с2
1 2 …	0,4 0,5 … 0,9

В заголовке таблицы запишите массу груза и радиус шкива, которые потребуются для расчётов при оформлении отчёта по лабораторной работе. Радиус шкива определяют по его диаметру, который измеряется штангенциркулем.

Задание 2. Определение момента инерции и момента силы трения

Для решения поставленной задачи используется уравнение (2.10). Чтобы получить данные для построения графиков, выражающих зависимость момента M_н силы натяжения от углового ускорения , нужно измерить время опускания грузов разной массы с одной и той же высоты и произвести расчёты по формулам из теоретической части описания лабораторной работы.

Выполнение измерений

1. Установите высоту h, на которую должен опуститься груз (по указанию руководителя работ в лаборатории), запишите её значение и радиус R шкива в заголовке табл. 2.2.

2. Закрепите грузики на концах крестовины, нить – в прорезях шкива.

3. Вращая крестовину, наматывайте нить в один слой на шкив, пока груз не поднимется до верхней отметки. Первое измерение проводят с наименьшим грузом, масса которого равна массе подвески, на которую можно помещать добавочные грузы-довески.

4. Измерьте время опускания первого груза, как в задании 1. Массу m груза и время опускания t запишите в табл. 2.2. В заголовке таблицы запишите значения постоянных h, R и g, укажите единицы измерения всех величин в СИ. Величину ускорения свободного падения возьмите в Приложении 2.

Таблица 2.2

h = … м				R = … мм				g = … м/c2
№ п/п	m, кг	Грузики на концах					Грузики у оси
		t, с	a,		,	Mн,	t, с		a,	,	Mн,
1 2 3 4 5	… … … … …

5. Повторите измерения, положив на подвеску один довесок, затем ещё с двумя, тремя и четырьмя довесками.

6. Сдвиньте грузики к оси крестовины и повторите измерения по пп. 3–5.