4.2. Порядок выполнения работы
I часть: Момент инерции маятника постоянен (грузы, например, закреплены на концах крестовины). Меняем момент силы, пользуя то больший шкив, то меньший. Угловые ускорения должны меняться пропорционально вращающему моменту сил:
4.2.1.Взвесьте груз, m, результаты занесите в табл. I.
4.2.2.Закрепите грузы на концах (или середине), проверьте находится ли маятник в безразличном равновесии.
4.2.3.Намотайте нить сначала на малый шкив. Опустите груз и одновременно включите секундомер. Опыт повторите 3 раза с малым шкивом, потом с большим. Грузы не снимайте.
4.2.4.Произведения вычислите и убедитесь, что угловые ускорения пропорциональны моментам сил.
4.2.5.Измерьте штангенциркулем диаметр шкива D1 и D2 и линейкой.
Таблица I.
|
Шкив меньшего диаметра
|
N |
m, кг |
D, м |
h, м |
t, c |
а, м/с2 |
ε,с-2 |
М, Н∙м |
J, кг∙м2 |
М1/М2 |
ε 1/ ε 2 |
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шкив большего диаметра
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II часть: Момент сил, действующих на маятник, неизменен (нить с грузом m наматывается только на один шкив), а грузы закрепляются последовательно на концах, середине, а затем снимаются. Угловые ускорения должны изменяться обратно пропорционально моментам инерции.
4.2.6. Перенесите из табл.1 m, h, a, ε, M для того шкива, который выбран во второй части работы, в табл. 2.
4.2.7.Измерьте расстояние от оси до центра грузов ri (можно измерить расстояние от оси до груза штангенциркулем - длину груза, а затем взять сумму первой и половина второй измеренных величин). Результата занесите в табл. 3.
4.2.8.Сместите грузы на середину, добейтесь безразличного равновесия и снова измерьте ri.
4.2.9.Опустите груз m и измерьте время падения. Результаты занесите в табл. 2.
4.2.10.Освободите маятник от грузов, и вновь проделайте измерения.
4.2.11.
Произведите вычисления. Убедитесь, что
угловые ускорения обратно пропорциональны
моментам инерции.
4.2.12. Момент инерции величина аддитивная. Поэтому момент инерции маятника с грузами равен сумме пустого маятника (экспериментальное значение из табл. 2), и 4-х грузов, которые можно принять за материальные точки. Сравните полученные значения моментов инерции с экспериментальными.
Таблица 2
|
Маятник |
N |
m, кг |
D, м |
t, c |
а, м/с2 |
ε,с-2 |
М, Н∙м |
J, кг∙м2 |
М1/М2 |
ε 1/ ε 2 |
|
Грузы на концах |
1 2 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузы на середине |
1 2 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Без грузов
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3
|
|
|
ri
|
Момент инерции J, кг·м2 |
||
|
грузов |
маятник с грузами (вычислений) |
маятник с грузами (экспериментальныq) |
|||
|
Грузы на середине |
|
|
|
|
|
|
Грузы на концах |
|
|
|
|
|