Порядок выполнения работы. 1. Отрегулировать длину нити так, чтобы груз не касался основания штатива

1. Отрегулировать длину нити так, чтобы груз не касался основания штатива.

2. Измерить штангенциркулем диаметр шкива, определить массу груза m. Результаты записать в табл. 1.

3. Вращая маховик, поднять груз, висящий на нити, на высоту h₁ от нижнего положения груза.

4. Отпустить маховик и одновременно включить секундомер. В момент, когда нить полностью размотается, секундомер выключить. Измерить высоту h₂, на которую поднимается груз вследствие вращения маховика по инерции. Записать время t падения груза с высоты h₁. Опыт повторить пять раз, опуская груз с одной и той же высоты h₁. Результаты измерения занести в табл. 1.

Таблица 1

Номер опыта	Время ti, c	(ti - <t>)2	Высота подъема h2i, м	(h2i - <h2>)2	Высота опускания h1, м	Диаметр шкива D,м	Масса m,кг
t(a,n)	<t>	å(ti-t>)2	<h2>	Σ(h2i-h2>)2	Δh1, м	ΔD, м	Δm,кг

5. По формуле (3) вычислить силу трения в подшипниках.

6. По формуле (9) вычислить момент инерции маховика, подставляя средние значения времени <t> и высоты <h>.

7. Вычислить относительную погрешность

, (10)

где и определяются по формуле квадрата абсолютной ошибки для прямых многократных измерений.

В формуле (10) не учтены относительные погрешности m и g как малые величины по сравнению с относительными погрешностями других величин.

8. Вычислить абсолютную погрешность .

9. Результат записать в виде J = ... ± ... (кг·м²).

Контрольные вопросы

1. Что называется моментом инерции точки тела относительно оси вращения? От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?

2. Сформулировать закон сохранения и изменения механической энергии.

3. Вывести формулу кинетической энергии для тела, движущегося поступательно и вращательно.

4. Дать определение угловой и линейной скорости, углового и тангенциального ускорения. Какова связь между этими величинами? Как они направлены?

5. Назвать вид движения маховика и груза, подвешенного к нити. Записать кинематические и динамические уравнения движения груза и маховика.

6. Вывести расчетную формулу.

7. Вывести формулу для момента инерции маховика без учета силы трения.

Библиографический список

1. Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 1999. – § 3.2, 3.3, 4.1, 4.2.

2.Трофимова, Т. И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Академия, 2004. – § 9, 16, 17.

3. Савельев, И. В. Курс общей физики в 3-х т. Т.1 / И. В. Савельев.– СПб.: Лань, 2005. – § 38–42.

4. Кингсеп, А. С. Основы физики: в 2-х т. Т. 1 / А. С. Кингсеп, Г. Р. Локшин, О. А. Ольхов. – М.: Физматлит, 2001. – Гл.7 § 7.1, 7.3, 7.4, 7.6.

5. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5-ти т. Т.1 / Д. В. Сивухин. – М.: Физматлит МФТИ, 2005. – § 30, 32–38.

6. Курс физики: Учебник для вузов: в 2-х т. Т. 1 / Под ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2006. – Гл. 1.6 § 1.33–1.34.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ

МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

Цель работы: определить момент инерции маятника экспериментально и сравнить его с теоретическим значением.

Оборудование: маятник Максвелла с комплектом колец.