Лабораторная работа № 3

Ход раб

Изучение вращательного движения твердого тела на приборе Обербека

Ход работы

Задание 1. Определение момента инерции вращающейся части прибора Обербека без грузов на спицах.

В работе используется прибор Обербека. Он состоит из маховика, который может свободно вращаться на оси, проходящей через точку О, перпендикулярно плоскости чертежа.

 Сам маховик имеет 2 шкива, на один наматывается нить, а ко второму симметрично прикреплены 4 спицы. В конце намотанной нити имеется столик массой , на который можно положить различные гру­зы . Под действием силы тяжести столика с  грузами маховик приходит в равноускоренное вращательное движение. Перед началом выпол­нения задания снимите грузы со спиц маховика (если они там окажутся). С помощью штангенциркуля измерьте диаметр шкива, на который наматывается нить, и вычислите радиус (с точностью до 0,1 мм).

 Ознакомьтесь с правилами пользования электронным секундомером. Положите на столик 2 висящий на нити груз 100 г (или 150 г), накрутите нить на шкив. Помните, что масса груза подвешенного к нити будет складываться из массы столика , и массы положенного на него груза. Отпустив груз, измерьте время, за которое груз пройдет расстояние между площадками (контактами) несколько раз и вычис­лите среднее время  

Подставив в исходную формулу (11), вычислите момент инерции маховика. Повторите опыт со вторым грузом на столике, и вновь под­считайте момент инерции маховика без грузов на спицах  

Для каждого  из первого и второго опыта найдите доверительный интервал.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1. 

                                                                                                                                     Таблица 1

N

масса столика, кг

масса груза

путь , м

Радиус шкива, м

Время, с

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2. Определение момента инерции маховика с грузами на спицах.

Возьмите 4 специальных грузика и закрепите их на спицах с по­мощью винта на равных расстояниях от оси так, чтобы маховик имел безразличное равновесие.

Аналогично первому заданию произведите эксперимент и вычислите момент инерции маховика с грузами на спицах .

Результаты занесите в таблицу 2.

                                                                                Таблица 2

N

масса столика,кг

масса груза

Путь

, м

Радиус шкива, м

Время, с

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдите доверительный интервал для .

Задание 3. Определение суммарного момента инерции 4-х грузов, закрепленных на спицах.

Суммарный момент инерции 4-х грузов, закрепленных на спицах, можно вычислить двумя способами: 1) теоретически принимая грузы за материальные точки (заранее допуская этим ошибку); 2) из эксперимента.

Теоретическое вычисление момента инерции грузов на спицах. Приняв грузик за материальную точку, найдем его момент инер­ции относительно оси вращения как

где - среднее значение массы груза на спицах.

 - расстояние центра тяжести грузика до оси вращения.

Следовательно, момент инерции 4-х грузов на спицах:

2. Определение суммарного момента инерции 4-х грузов на спи­цах из эксперимента.

Для этого достаточно воспользоваться значениями момента инерции  с грузами на спицах (задание 2) момента инерции , без грузов на спицах (задание 1) и найти их разность.

Очевидно,    есть суммарный момент инерции грузов на спицах.

Сравните значение суммарного момента инерции грузов на спи­цах определенных теоретически и из эксперимента и в случае их не­совпадения объясните причину,