Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений. 1.ознакомиться с устройством экспериментальной установки, записать перечень приборов и принадлежностей и их характеристики в отчет о лабораторной работе (у
1.ознакомиться с устройством экспериментальной установки, записать перечень приборов и принадлежностей и их характеристики в отчет о лабораторной работе (у маятников следует указать массу m, радиус оси r, радиус диска R, толщину диска b, радиус вырезов r0 , плотность материала r).
2.С помощью миллиметровой линейки измерить высоту h, с которой скатывается маятник, и расстояние l, которое он проходит за время скатывания. Используя полученные данные, рассчитать значение
.
3.Измерить секундомером время t скатывания маятника.
4.Маятник движется равноускоренно, поэтому его линейное ускорение при движении с нулевой начальной скоростью можно определить по формуле
.
Подставляя значение а в уравнение (6.5), получаем
.
Второе слагаемое в круглых скобках пренебрежимо мало по сравнению с первым, поэтому
 , | (6.6) |
5.С каждым маятником проделать пять опытов, после чего выполнить расчеты момента инерции по формуле (6.6). Результаты измерений записать в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Результаты измерений
| Номер опыта | Сплошной маятник | Маятник с вырезами | ||
| t | I | t | I | |
6.Рассчитать среднее арифметическое значение измеренных значений момента инерции для каждого из маятников.
7.Оценить случайную абсолютную и относительную погрешность измерения момента инерции.
8.Проанализировать полученные результаты.
Теоретический расчет
Полученные опытные данные можно проверить путем теоретического расчета. Пренебрегая моментом инерции оси маятника, для момента инерции маятника без вырезов имеем:
,
где 
– масса диска.
Диск второго маятника, изображенного на рисунке 6.3, имеет 4 круговых выреза, симметрично расположенных относительно его оси. Центры вырезов находятся на расстоянии 
от центра диска. Учитывая свойство аддитивности, выражаем момент инерции этого диска:
,
где 
– момент инерции одного из круговых вырезов относительно оси вращения, проходящей через центр маятника.
Значение находим по теореме Штейнера
.
Здесь 
– момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс вырезанной части, где 
– масса вырезанной части.
Массу вырезанной части определяем по формуле
.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение угловой скорости, углового ускорения, вращающего момента. Укажите единицы измерения этих величин, связь между угловыми и линейными скоростями и ускорениями.
2. Дайте определение момента инерции материальной точкии механической системы относительно произвольной оси. В чем заключается свойство аддитивности момента инерции?
3. Сформулируйте теорему Штейнера.
*Аникин А.И. Механика: методические указания к выполнению лабораторных работ по физике / А.И. Аникин – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. – 49 с.