И метода определения момента инерции тела

Исследуемое тело 1 пред­став­ляет собой металлическую пластину с двумя вырезами (рис. 3.1). Этими вырезами тело подвешивается на опору - кронштейн 2 для организации колебаний. Чтобы уменьшить трение и износ детали точки подвеса О1 и О2 снабжены специальными подставками 3. На конце кронштейна может быть подвешен математический маятник 4, длину которого можно изменять.

В работе определяются моменты инерции I1 и I2относительно осей О1 и О2. Метод определения моментов инерции основан на том, что период колебаний ФМ (пластина в данном случае играет роль физического маятника) связан с его моментом инерции относительно оси колебания формулой

(3.1)

Таким образом, измерив на опыте период колебаний маятника Т и расстояние b от точки подвеса до центра масс (см. рис.3.1), зная массу m маятника и ускорение свободного падения g, можно вычислить момент инерции:

(3.2)

Порядок выполнения работы

1. Снять пластину с подвеса, измерить линейкой расстояния b1 = O1C и b2 = O2C (см. рис. 3.1) и оценить ошибку Db этих измерений. Результаты занести в табл.1; сюда же вписать данные о массе тела и ускорении свободного падения.

2. Подвесить маятник на ось О1, привести его в движение (j £ 8о) и измерить время t1 для 30-50 полных колебаний (N). (Отсчет времени лучше начинать после того, как тело совершит несколько колебаний). Опыт повторить не менее 5 раз при одном и том же числе колебаний. Результаты (эти и последующие) занести в таблицу.

№№ п/п Число полн. колеб. N Колебания на оси О1 Колебания на оси О2
t1 Т1,i t2 T2,i (T2i - <T2>) (T2i - <T2>)2
. .              
         
           
Другие b1= ± m = ± L1 = данные b2= ± g = ± L2=

 

3. Снять маятник и, подвесив его на ось О2, проделать то же, что и в п.2.

4. Вычислить Т1 и Т2 для каждого из опытов и их средние значения <T1> и <T2>.

5. По формуле

(см. (3.2)) вычислить <I1> и <I2>.

6. Для момента инерции I2 вычислить относительную eI2 и абсолютную DI2 погрешности (для I1 первую из них принять такой же).

Для этого:

а) подсчитать Т2i– <Т2>, (T2i – <T2>)2, (cм. табл.);

б) вычислить абсолютную погрешность в измерении периода

колебаний

,

где n - число измерений; Dtпр - приборная погрешность секундомера; ta,n - коэффициент Стьюдента (определяется по таблице в зависимости от выбранной надежности a и n); N – число полных колебаний.

в) определить относительную погрешность;

 

 

г) вычислить абсолютную погрешность в определении I1 и I2:

DI1 = eI2<I1>;DI2 = eI2<I2>;

7. Результаты представить в виде:

I1 = <I1> ± DI1

I2 = <I2> ± DI2

приa = … , eI = … % .

8. Вычислить приведенные длины L1и L2 маятников по формуле

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Физический маятник.

2. Уравнения колебаний физического маятника (дифференциальное уравнение и его решение).

3. Частота и период колебаний физического маятника.

4. Приведенная длина физического маятника.

5. Точка подвеса и центр качаний физического маятника.

6. Метод определения I в данной работе.

7. Порядок выполнения работы.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

 

Цель работы:ознакомиться с методом моделирования электростатического поля с помощью электропроводной бумаги; исследовать электростатическое поле плоского конденсатора.

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, вольтметр, электропроводная бумага, планшет с набором электродов, проводники, один из которых снабжен зондом.

Сведения из теории

Подробно теоретические сведения для данной лабораторной работы изложены в разделах 3.1.2. Напряжённость электростатического поля, 3.1.3. Работа поля по перемещению заряда. Энергия взаимодействия зарядов. Потенциал (стр. 132-137 данного учебного пособия).