1. Измерить штангенциркулем диаметр шкива и рассчитайте его радиус r (см.рис.2).
2. В тетради для лабораторных работ вычертите таблицу для записи измерений и вычислений. Получите у преподавателя значения величин h, mi и R. Необходимые данные запишите в таблицу.
3. Прочно закрепить на концах стержней на одинаковом расстоянии R от оси вращения четыре груза массой m. Если при равенстве расстояния масс от оси вращения крестовина остается неуравновешенной, то следует немного переместить грузы и добиться уравновешивания крестовины.
4. Подключите питание к прибору и нажмите кнопку "Сеть", при этом индикаторы секундомера должны показывать нули.
5. На нити установите груз массой m1. 6. Нажмите кнопку "Пуск" и, равномерно вращая рукой маятник, с одинаковым натяжением наматывайте нить с грузом m1 в желобок шкива, до тех пор, пока груз m1 не поднимется чуть выше верхнего фотоэлемента.
7. Придерживая в таком состоянии маятник Обербека рукой, отожмите кнопку "Пуск" и нажмите на кнопку "Сброс", при этом время на секундомере обнулится и установка перейдет в рабочее состояние. Уберите руку. Маятник при этом должен находиться в состоянии покоя.
8. Приступайте к эксперименту. Нажмите кнопку "Пуск": груз на нити должен начать опускаться, а секундомер должен начать отсчет времени. При достижении грузом m1 нижнего фотоэлемента время остановится и маятник заблокируется. Значение времени t1 запишите в таблицу.
9. Повторите пункты 6, 7, 8 два раза и в таблицу запишите значение времени t2.,и t3. 10. Измените массу груза на нити на m2.Произведите действия и измерения согласно пунктам 6...9.
11. Измените массу груза на нити на m3, Произведите действия и измерения согласно пунктам 6...9.
12. ВНИМАНИЕ! Всю серию измерений (от 6 до 11 пункта) произвести еще два раза: для расстояний R2 и R3.
13. Выполнив экспериментальную часть работы, можете приступать к необходимым расчетам.
14. По данным таблицы постройте графики зависимости I = f(R) и = f(R).
15. Проанализируйте результаты вычислений и в заключении к работе сделайте вывод:
1) существует ли зависимость момента инерции маятника Обербека и углового ускорения от расстояния R (ответ необходимо обосновать);
2) существует ли зависимость момента инерции маятника Обербека и углового ускорения от массы подвешенного на нити груза (ответ необходимо обосновать).
Таблица
№ п/п
R, м
mi, кг
t, c
tср ,с
I, кгм2
, 1/с2
1
R1
m1
m3
m2
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
tср =
tср =
tср =
I1 =
I2 =
I3 =
1=
2=
3=
2
R2
m1
m3
m2
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
tср =
tср =
tср =
I1 =
I2 =
I3 =
1=
2=
3=
3
R3
m1
m3
m2
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
t1 =
t2 =
t3 =
tср =
tср =
tср =
I1 =
I2 =
I3 =
1=
2=
3=
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Что называется моментом силы?
Что называется моментом инерции материальной точки, твердого тела? Единицы измерения.
Как определить момент инерции диска, шара?
Сформулировать теорему Штейнера.
Изобразить схему маятника Обербека и указать все действующие силы и моменты.
Записать уравнения динамики поступательного и вращательного движения твердого тела.
Записать уравнение динамики вращательного движения маятника Обербека.
Вывести формулу для определения момента инерции маятника Обербека.