3.2 Задание 2 Изучение зависимости момента инерции маятника Обербека от положения грузиков на стержнях при постоянном моменте силы

3.2.1 Во втором задании будет применяться J₀ – величина момента инерции маятника Обербека без грузиков - из Задания 1. Наматывать нить только на один шкив – большего радиуса (r₂).

Рисунок 2 Маятник Обербека:

1 – малый шкив; 2 - большой шкив; 3 - внешний несущий диск; 4 – стержни с делениями; 5 – грузики; 6 – гиря;

x – расстояние от грузика до диска 3; R – расстояние от оси вращения до центра грузика 5

Таблица 3 Табличные и однократно измеренные величины

Обозначения физических величин
h  h, м	r2  r2, м	l  l, м	r3  r3,м	mГ  mГ, кг
1,50  0,005				0,265  0,0005

Таблица 4 Экспериментальные и расчетные величины

Обозначения физических величин
t, с	x, м	R, м	J, кгм2	Jэксп,кгм2	Jтеор,кгм2
	0
	0,04
	0,08
	0,12
	0,16

3.2.2 Надеть грузики на стержни и закрепить их вплотную к несущему диску 3, при этом расстояние на стержне x = 0.

3.2.3 Штангенциркулем провести измерения согласно рисунку 2, где l – высота цилиндрического грузика 5, м; r₃ – радиус внешнего несущего диска 3, в который вкручены стержни,  м.

Значения величин занести в таблицу 3.

3.2.4 Провести измерение времени прохождения гирей 6 расстояния h=1,5 м.

Штангенциркулем измерить x – длину открытой части стержня 4 в м; (цена деления на стержне равна 2 см = 0,02 м). Общее расстояние R от центра масс каждого из грузиков 5 до оси вращения находить как сумму:

. (11)

Записать все полученные значения в таблицу 4.

3.2.5 Последовательно отодвигая все 4 грузика на одинаковое расстояние (4 см = 0,04 м) от несущего диска 3, определить время, затрачиваемое гирей 6 на такой же путь h = 1,5 м. Проделать с различными x не менее 5 опытов. Рассчитать R по формуле (11) в каждом опыте.

3.2.6 Рассчитать для всех опытов моменты инерции J по формуле (10) или (10а). Масса гири m такая же, как и в задании 1.

3.2.7 Экспериментальные значения момента инерции четырех грузиков найти как разность момента инерции маятника Обербека с грузиками J и момента инерции маятника Обербека без грузиков (крестовины) J₀ (из первого задания):

J_эксп = J – J₀. (12)

3.2.8 Найти теоретические значения моментов инерции четырех грузиков, считая их материальными точками:

J_теор = 4 m_ГR². (13)

3.2.9 Построить 2 графика на одних и тех же осях J_теор = f (R) и J_эксп = f (R) (по оси x – расстояние R, по оси y – моменты инерции J_теор и J_эксп).

3.2.10 Рассчитать инструментальную относительную погрешность определения момента инерции маятника Обербека без грузиков J₀, учитывая инструментальные погрешности m, g, h, r, t соответствующих приборов по формуле:

. (14)

Найти абсолютную погрешность (инструментальную):

J_0инс = _J o J₀. (15)

3.2.11 Окончательный результат записать в числовой форме:

J₀ =J₀  J₀,

где J₀ – одна из двух погрешностей: экспериментальная J_0экс (п.3.1.10 из задания 1) или инструментальная J_0инс (п.3.2.10) – выбрать ту, которая больше.

3.2.12 Сделать выводы.