Порядок выполнения работы
В работе вам необходимо будет проверить равенства (14) и (15).
-
Изучите, как изменяется момент инерции маятника при изменении расстояния между грузами и осью маятника (проверка уравнения (14)). Для этого:
-
Определите момент инерции I0 крестовины без грузов. Для чего к нити, намотанной на средний шкив ненагруженной крестовины прикрепите тело А массы m1 и определите время падения t0 этого тела с высоты h0.
-
Измерение времени проделайте пять раз и результаты занесите в таблицу 1. Определите радиус шкива r, измерив штангенциркулем его диаметр.
-
Известные значения h0, m1, r также запишите в таблицу 1. Определив t0 и используя все ваши данные, рассчитайте по формуле (10) величину ускорения а0, а по формуле (9) - момент инерции пустой крестовины I0.
-
По пяти значениям I0 определите средний момент инерции пустой крестовины
.
-
Найдите абсолютные ошибки отдельных значений
и среднюю квадратичную ошибку:
-
Результаты вновь занесите в таблицу 1.
Таблица 1
|
№ |
h0 |
t0 |
a0 |
Ii0 |
|
I0i |
I0 |
m1= |
r = |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
Определите момент инерции крестовины с грузами. Для этого расположите грузы (четыре цилиндра) посередине спиц крестовины так, чтобы метки на спицах находились у правого края грузов. Измерьте расстояние от оси крестовины до середины груза R1.
-
Тем же способом, что и для пустой крестовины, при том же шкиве определите время t1 падения тела А с высоты h.
-
Измерения занесите в таблицу 2.
Таблица 2
|
№ |
h1 |
t1 |
a1 |
I1i |
|
I1i |
I1 |
m1= |
R1= |
r= |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
По данным вашей таблицы, снова используя формулы (10) и (13), найдите ускорение а1 и момент инерции нагруженной крестовины I1. Вычислите среднее значение и среднюю абсолютную ошибкуI, так же как и для первого опыта.
-
Переместив грузы до меток на концах спиц крестовины при том же шкиве r, определите момент инерции грузов, находящихся на расстоянии R2 от оси вращения.
-
Измерения занесите в таблицу 3.
Таблица 3
|
№ |
h2 |
t2 |
a2 |
I2i |
|
I2i |
I2 |
R2= |
m1= |
r= |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
Так же, как и в предыдущем случае, вычислите среднее значение момента инерции I2 и среднюю абсолютную ошибку I2.
-
По найденным моментам инерции
и известным расстояниям R1, R2
проверьте соотношение (14).
-
Изучите зависимость величины углового ускорения маятника от величины момента М приложенных сил. Эта зависимость согласно (15), должна иметь вид:
.
Для проверки этой зависимости:
-
занесите в первые три столбца таблицы 4 данные из соответствующих столбцов таблицы 3.
Измерений с грузом m1 заново производить не нужно!
-
Укрепите грузы на концах крестовины (на расстоянии R2 от оси вращения).
-
Подвесьте к нити груз m2 , определите время его падения с высоты h2 (высота h2 и радиус шкива r – те же, что и в таблице 3).
-
Повторите эти измерения 5 раз и данные занесите в таблицу 5.
Таблица 4
|
№ |
h1 |
t1 |
a1 |
1 |
F1 |
M1 |
|
|
|
|
m1= |
R2= |
r= |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5
|
№ |
h2 |
t2 |
a2 |
2 |
F2 |
M2 |
|
|
|
|
m2= |
R2= |
r= |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
По известным t, h, r, используя формулы (8) и (10), найдите для каждого измерения линейные а1, а2 и угловые 1 и 2 ускорения; по формулам (5) и (7) вычислите силы и моменты сил М1 и М2, определите отношения M/. По пяти значениям этих отношений для опыта с каждым телом (А и Б) найдите средние значения отношений M1/1 и M2/2 и проверьте справедливость равенства (15).