Описание установки
Общий вид установки представлен на рис.2. Основание (I) оснащено регулируемыми ножками (2), которые позволяют привести прибор в строго вертикальное положение. В основании закреплена колонка (3), к которой прикреплен подвижный верхний кронштейн (4) и неподвижный нижний кронштейн (5). На верхнем кронштейне находится механическое крепление маятника (6) и крепления для фиксации и регулирования бифилярной подвески маятника. Нижний кронштейн вместе с прикрепленным к нему фотоэлектрическим датчиком (7) можно перемещать вдоль одной из сторон оснований и фиксировать в произвольно выбранном положении. Сам маятник Максвелла - это закрепленный на стержне диск (8), на который накладываются сменные кольца, подвешенный бифилярным способом. Маятник с наложенным кольцом удерживается в верхнем положении пружинным зажимом. Высота h определяется с помощью миллиметровой линейки.
Рис. 2.
Электронная схема установки включает схему измерителя времени - миллисекундомера, и схему питания фотоэлектрического датчика. Элементы текущего обслуживания установки - клавиши «пуск», «сброс» - размещены на передней панели миллисекундомера.
При включении блока питания электронного устройства, высвечивается индикаторная панель секундомера и активируется работа фотодатчика. После нажатия кнопки «Пуск» на электронном блоке и освобождения пружинного зажима маятник начинает двигаться и при этом включается миллисекундомер. В конце движения маятник перекрывает окошко фотодатчика и этим выключает миллисекундомер. На цифровом индикаторе высвечивается искомый результат – время t в формуле (5).
Данные установки
1. Масса маятника mо = 0,160 кг;
2. Массы сменных колец m1 = 0, 703 кг; m2 = 0, 243 кг;
3. Диаметр стержня маятника D = (10,00 ± 0,05) мм.
Порядок выполнения работы.
1. Тщательно, виток к витку, намотайте на стержень нити подвески и фиксируйте маятник в верхнем положении при помощи пружинного зажима.
2. Включите блок питания электронного устройства.
3. Освободите пружинный зажим.
5. Запишите показания индикатора миллисекундомера после завершения цикла движения маятника. Повторите измерение времени 5 раз. Результаты запишите в таблицу.
№ кольца |
m, кг |
h, м |
t1, с |
t2, с |
t3, с |
t4, с |
t5, с |
<t>, с |
J, кг·м2 |
1 2 3 |
|||||||||
6. С помощью миллиметровой линейки определите высоту h падения маятника.
7. Повторите все измерения с другими кольцами, поочередно закрепляя их на диске маятника и выполняя операции, перечисленные в
пунктах 1 – 5.
8. По формуле (5) с использованием формулы (6) вычислите моменты инерции маятника и маятника с кольцами.
9. Рассчитайте погрешности измерения моментов инерции маятника Максвелла. Представьте результаты с погрешностями, сделайте выводы.
Литература
Сивухин Д. В. Общий курс физики. - М. 1989. -Т.1, - С.251-254.
Физический практикум. Механика и молекулярная физика /Под ред. Б.И. Ивероновой. - М., 1987. - С. 137-138.
Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. - М., 1985. –
С. 179-181,
Савельев И. В. «Курс физики». - М., 1988. -Т.1. -С.97-101,104-112