Задания

1. Измерить в трех-четырех местах диаметр шкива d_ш = 2r_ш и диаметр вала d_в = 2r_в.

2. Вращая рукой маховое колесо, намотать на шкив нить (трос), удерживающую груз, так, чтобы груз поднялся на некоторую высоту h₁ (порядка 70-100 см).

3. Добившись успокоения груза, опустить маховое колесо и одновременно включить секундомер. Измерить время опускания груза t.

4. Не останавливая вращения колеса, дождаться, когда груз, поднимаясь, остановится. Удерживая колесо, определить высоту подъема груза h_2.

5. Повторить выполнение пунктов 2, 3 и 4 еще два-три раза, поднимая при этом груз на ту же самую высоту, что и в первый раз. Рассчитать средние значения величин <t> и <h₂>.

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№№ п/п	dω·10-3 м	< dω>10-3 м	< dв·10-3 м	< dв>10-3 м	h1 м	h2 м	<h2> м	t, c	<t> c	m кг

6. Рассчитать момент инерции махового колеса по формуле:

При этом подставлять средние значения величин h₂.

7. Произвести расчет теоретического значения момента инерции махового колеса. Для этого, измерив диаметр колеса D, его толщину h и зная плотность вещества диска ρ, подста­вить эти значения в формулу:

Сравнить полученные значения моментов инерции махового колеса:

Сделать вывод.

8. Определить силу трения в опорах по формуле:

При этом подставляются средние значения <h₂>, <r_ш>, <r_в>

9. Рассчитать момент силы натяжения нити:

M = r_ш · T;

с учетом того, что сила натяжения

Т = m(g – a) = m(g - )

имеем

M₁ = r_ш m(g - )

10. Рассчитать момент силы сопротивления:

M_c = r_в · F

Сравнить моменты силы натяжения и силы сопротивления. Сделать выводы.

Контрольные вопросы:

1. Что называется моментом силы относительно точки? Относительно оси? Как определить направление момента силы?

2. Что называется моментом инерции материальной точки? Твердого тела? Каков физический смысл момента инерции? От чего зависит момент инерции?

3. Приведите примеры расчетов моментов инерции тел. Сформулируйте теорему Штейнера.

4. Выведите основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

5. Что такое момент импульса? При каких условиях момент импульса системы тел остается постоянным?

6. Объясните методику определения величин момента инерции махового колеса и силы трения в опоре, используемую в данной работе. Поясните вывод основных расчетных формул.

Лабораторная работа №4 определение момента инерции физических маятников различной формы

Цель работы: определить момент инерции диска, обруча и цилин­дрического стержня.

Оборудование: штангенциркуль, весы