Физика \ Физика

Методические указания к лабораторным работам "Изучение законов сохранения при соударении двух шаров", "Изучение вращательного движения на маховике Обербека", "Изучение закона сохранения момента импульса", "Измерение момента инерции маятника Максвелла", страница 6

Запишите значения масс грузов miв таблицу 3. Установите грузы на стержнях в непосредственной близости от концов стержней. Измерьте удаление Riкаждого из грузов от оси вращения и внесите полученные значения в ту же таблицу.

Закрепите один конец нити длиной 25 - 30 см на катушке муфты датчика угловой скоро­сти и прикрепите к другому ее концу один из перегрузков (6). Перед запуском маятника Вам будет не­обходимо намотать нить на катушку муфты и таким образом поднять перегрузок над поверхностью стола.

Следите за тем, чтобы грузы на стержнях маятника были надежно закреплены.

2. Подключите измери­тельный блок L-микро к разъ­ему последовательного порта компьютера и к сети (220 В, 50 Гц). Кабель датчика угло­вой скорости включите в разъем 1  канала блока - рис. 3. Включать в сеть измерительный блок L-микро можно только после его подключения к разъему последовательного порта компьютера.

 


3. Вклю­чите тумблер питания изме­рительного блока. Запустите программу       L-рhуs.ехе,выберите пункт меню «СПИСОК ОПЫТОВ» и в появившемся на экране списке выбе­рите лабораторную работу «Определение моментов инерции тел».

20
 
4. Приступите к проведению измерений. Для этого необходимо:

а) намотать нить на катушку в один слой так, чтобы перегрузок, привязанный к нити, поднялся почти до уровня катушки. После этого удерживать маятник рукой, не давая ему начать враще­ние.                                                       

б) включить режим регистрации данных компьютером. Для этого выбрать пункт меню «ЗАПУСК» и опустить маятник. Запись данных будет продолжаться около 5 секунд.Вращение маятника следует остановить после того, как перегрузок коснётся стола.

в) провести первичную обработку данных появившихся на экране в виде графика зависимости угловой скорости вращения маятника Обербека от времени. Оставьте на графике участок, относящийся к равноускоренному движению системы. Для этого уберите точки, не относящиеся к периоду равноускоренного движения системы (соответствующие движению системы после того, как перегрузок на нити достигает поверхности стола). Перемещение курсора производится с помощью мыши или клавиш, а выбор интервала осуществляется при нажатой и удержи­ваемой кнопке мыши. (Чтобы вернуться к отображению всего графика, нажмите на графике правой кнопкой мыши, и выберите в меню пункт «ПОКАЗАТЬ ВЕСЬ ГРАФИК».)

По определению угловое ускорение определяется как тангенс угла наклона графика зависимо­сти угловой скорости от времени (так графически интерпретируется производная любой функции). Компьютерная программа строит прямую, наилучшим образом аппрок­симирующую экспериментальные данные и определяет ее угловой коэффициент (коэффициент e в уравнении прямой w=w0 +et). Для этого курсор необходимо навести на соответствующую точку графика, после чего нужно нажать правую кнопку мышки и выбрать в появившемся на экране меню пункт «ПРОВЕСТИ ПРЯМУЮ».

г) действия, описанные в п.п. а) - в) необходимо повторить три раза. Результаты измерений внесите в таблицу 3.

д) снимите грузы со спиц и, вновь выполнив п.п. а) - г), получитеновые значения ускорения маятника Обербека. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

5. Обработайте результаты экспериментов. Для этого:

21
 
а) пользуясь формулой (6) и значением rСР, вычислите три значения момента инерции I1 крестовины с грузами, а также его среднеарифметическое значениеI1СР. Результаты занесите в таблицу 3.

б) пользуясь формулой (7) и значением rСР, вычислите три значения момента инерции I2 крестовины без грузов, а также его среднеарифметическое значениеI2СР. Результаты занесите в таблицу 3.

в) рассчитайте DI1 иDI2 - ошибки измерений I1 иI2. Так,

DI1=a ,

DI2=a .

Здесь a-коэффициент Стьюдента, значения которого можно найти в таблице, приведённой в Приложении к настоящему сборнику (см. также методические указания [3]). Величину доверительной вероятности при выборе коэффициента Стьюдента по этой таблице примите рав­ной 0,95.

Таблица 3

Номер измерения

1

2

3

rСР

Радиус маховика r, м

Масса перегрузка mП, кг :

 I. ВРАЩЕНИЕ С ГРУЗАМИ НА КОНЦАХ СПИЦ:

Массы грузов, кг

m1 =

m2 =

m3 =

m4 =

Расстояния до оси, м

R1 =

R2 =

R3 =

R4 =

Номер измерения

1

2

3

e1, рад/с2

I1, кг×м2

I1СР =

II. ВРАЩЕНИЕ БЕЗ ГРУЗОВ:

Номер измерения

1

2

3

e2, рад/с2

I2, кг×м2

I2СР =

III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ  ГРУЗОВ:

Эксперимент: Iг  = I1СР- I2СР , м

Расчет Iг* по формуле (10)

22
 
6. Результат вычислений DI1и DI2округлите до первой значащей цифры, после чего округлите полученные ранее значения I1СР и I2СР до того же разряда, что и DI1и DI2.

7. Подставив в формулу (9) округлённые значения I1СР и I2СР, вычислите, среднее значение момента инерции грузовIгСР .

8. Ошибку измеренияIг  рассчитайте по формуле: DIг  =DI1+ DI2.

9. Используя соотношение (10), рассчитайте теоретическое значение момента инерции грузовIг* и округлите его до той же значащей цифры, что и Iг.

9. Окончательные результаты выполнения лабораторной работы представьте в виде:

 


Iг=Iг СР  ± DIг,

Iг* =……

Контрольные вопросы

1. Какое свойство тела выражает момент инерции и как он вычисляется для материальной точки и системы матери­альных точек? В каких единицах он измеряется в СИ?

Скачать файл