Порядок выполнения работы и обработки экспериментальных данных. Задание 1. Определение моментов инерции тел

Задание 1. Определение моментов инерции тел

1.Измерьте = 5 -10 раз (по указанию преподавателя) время =10 колебаний ненагруженного маятника (амплитуда колебаний маятника здесь и далее должна быть небольшой: до ~ 10° ).

2.Два одинаковых тела, момент инерции которых вы определяете в данном эксперименте, поместите симметрично на пластину маятника на определенном расстоянии от оси вращения (по указанию преподавателя).

3.Измерьте раз время =10 колебаний нагруженного маятника.

4.Данные полученных измерений занесите в таблицу 1

Таблица 1

Ненагруженный маятник Нагруженный маятник
№ №
                 
         
         
. . .          

Для каждого измерения рассчитайте период колебаний = и средние значения периода колебаний ненагруженного и нагруженного маятника . По формуле (6) на стр.8 рассчитайте средние квадратические погрешности и определения и . Полученные данные занесите в таблицу 1.

5. Найдите по формуле (9) средние значения моментов инерции ненагруженного и нагруженного маятника.

6.По формуле < > – < > рассчитайте среднее экспериментальное значение момента инерции исследуемых тел.

7.По формуле найдите среднюю квадратическую ошибку определения .

8.Используя формулу (8) на стр.7 рассчитайте доверительный интервал определения : . Коэффициент Стьюдента для этого можно найти в таблице 1 на стр.9, доверительная вероятность определяется преподавателем.

9.Окончательный результат экспериментального определения момента инерции тел запишите в виде: .

10. Рассчитайте по теореме Штейнера теоретическое числовое значение момента инерции исследуемых тел и сравните его с экспериментальным.

11. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Задание 2. Проверка теоремы Штейнера

1. Измерьте время 20 – 30-ти (по указанию преподавателя) полных колебаний ненагруженного маятника (амплитуда колебаний маятника при этом и в дальнейшем должна быть небольшой: до ~10°).

2. Найдите по полученным данным период колебаний = и по формуле (9) рассчитайте - момент инерции ненагруженного маятника.

3. Поместите на пластину маятника два одинаковых тела симметрично относительно оси колебаний на минимальном расстоянии и измерьте это расстояние.

4. Измерьте время 10-15 (по указанию преподавателя) полных колебаний нагруженного маятника.

5. Последовательно увеличивая расстояние «а» от оси вращения до тела выполните для каждого пункт 4.

6. Полученные в п. 3 – 5 данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№
         
         
         
  ……          

7. Вычислите для каждого период колебаний нагруженного маятника и по формуле (9) его момент инерции. . Все полученные данные занесите в таблицу 2.

8. Вычислите для каждого «а» момент инерции тел, находящихся на платформе как . Полученные данные занесите в последний столбец таблицы 2.

9. Постройте графики зависимостей и .

10. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы о выполнимости теоремы Штейнера.

Вопросы для контроля

1.Что такое момент инерции тела? В чем состоит смысл этой физической характеристики? Аналогом какой величины в поступательном движении является момент инерции?

2.Как вычисляется момент инерции точечного тела? Как можно найти момент инерции большого тела?

3.Сформулируйте теорему Штейнера и укажите смысл всех величин, которые в нее входят. Каков характер зависимости момента инерции от расстояния, на котором находится тело от оси вращения?

4.Какие законы и уравнения используются для вывода рабочей формулы в данной работе. Как они записываются?

Библиографический список

1.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1.- М.: «Наука». 1977.416 с.

2.Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: «Высшая школа». 1997. 542 с.