О писание установки

Рис. 1 Рис. 2

Трифилярный подвес представляет собой круглую платформу, которая крепится к диску тремя симметрично расположенными нитями (рис.1). Потянув за рычаг 1, выводят верхний диск из положения равновесия. Силовое воздействие по нитям будет передаваться нижнему диску.

Количество совершаемых диском крутильных колебаний можно подсчитать, наблюдая за меткой М, имеющейся на диске. Двигаясь в одном направлении, платформа поднимается на высоту h, при этом потенциальная энергия изменяется на mgh.

В момент прохождения положения равновесия потенциальная энергия платформы переходит в кинетическую:

, (7)

где I – момент инерции платформы;  – угловая скорость.

Если не учитывать силы трения, то колебания платформы можно считать гармоническими для малых амплитуд:

,

где а₀ – максимальный угол отклонения платформы;  – круговая частота колебаний платформы; Т – период колебаний. По определению, угловая скорость равна

,

где . (8)

Из рис.2 можно найти высоту, на которую поднимается платформа: h = h₁ – h₂. Так как

и ,

где l – длина нити подвеса, то

.

При небольших углах поворота можно считать, что

и ,

тогда . (9)

Из соотношений (7–9) получаем

. (10)

Для того чтобы определить момент инерции любого тела, его помещают на платформу так, чтобы ось вращения проходила через геометрический центр платформы. Зная момент инерции пустой I₀ и нагруженной I_н платформ, можно найти момент инерции тела:

. (11)

Порядок выполнения работы

1. Определение момента инерции пустой платформы:

а) потянув рычаг, сообщите платформе колебания (а₀  6^о – 8^о);

б) найдите с помощью секундомера время t₀ полных n колебаний (возьмите n равным 10­). Повторите опыт три раза;

в) найдите период колебаний платформы;

г) рассчитайте момент инерции платформы и вычислите среднее ;

д) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

t0, c	T0, c	I0, кгм2	, кгм2

2. Определите момент инерции тела правильной формы:

а) поместите на платформу исследуемое тело так, чтобы не было перекоса платформы, и повторите действия а – б задания 1;

б) найдите период колебаний нагруженной платформы;

в) рассчитайте момент инерции нагруженной платформы (m₀ – масса платформы, R – радиус платформы, r – радиус верхнего диска, l – длина нитей подвеса. Значения m₀, R, r, l указаны на первой странице описания;

г) рассчитайте момент инерции тела I_т [см. (11)] и вычислите среднее ;

д) результаты измерений занесите в таблицу.

t, c	Т, с	Iн, кгм2	Iт, кгм2	, кгм2

3. Определение момента инерции тела человека:

а) установите модель в центре платформы;

б) проведите измерения согласно заданию 2;

в) рассчитайте момент инерции модели;

г) рассчитайте момент инерции тела человека [см. (6)];

д) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу, аналогичную таблице.