Изучение закона сохранения момента импульса, страница 2

где М- момент внешних сил относительно горизонтальной оси;

       - угловое ускорение рамки.

Пренебрегая трением, можно считать, что момент сил обусловлен только силой натяжения Т нити, на которой висит груз.

                                                   (8)

где а- ускорение, с которым движется груз.

Учитывая, что  и подставив (8) в (7) получим

                                                                                                            (9)

Ускорение , где h- высота на которую опустился груз, t- время его движения. Таким образом, окончательно для I получаем

                                                                                                       (10)

          Угловая скорость  может быть измерена непосредственно. Сравнив значения , полученные непосредственным измерением и рассчитанные по формуле (6), можно сделать выводы о справедливости закона сохранения момента импульса.

ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Упражнение 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ

1.   Измерить штангенциркулем диаметр барабана 6 (рис. 2)

2.   Взвешиванием определить массу груза m

3.   Укрепить мотор под углом  к горизонтали

4.   Разарретировать рамку с двигателем и поворачивая аккуратно намотать нить на барабан и закрепить рамку в горизонтальном положении стопором 7 (рис. 2)

5.   Линейкой измерить h- расстояние от пола до нижнего края груза

6.   Освободить рамку, нажать на рычаг 7 (рис. 2) и одновременно включить секундомер. В момент касания груза о пол остановить секундомер. Это измерение повторить 7-10 раз. Результаты измерений занести в таблицу. Определить среднее значение времени опускания груза и погрешность измерения.

Внимание!!! При повторных измерениях: 1)необходимо сохранять неизменной ориентацию арретированной рамки в начальный момент времени, 2) при наматывании нити на блок необходимо снимать с нити груз, 3) следить за неизменностью высоты h, с которой опускается груз в процессе измерения.

7.  Измерить время t, за которое груз проходит расстояние h при угле .

     результаты занести в таблицу 1.

8. По формуле 10 определить I для углов  и . Результаты занести в таблицу 1. Вычислить погрешность

Упражнение 2 ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА

1.   Собрать электроцепь в соответствии с рис. 1.

2.   Установить электродвигатель под углом  к горизонтальной оси и закрепить рамку в положении рычагом 7 (рис.2).

3.   Замкнуть цепь мотора и путём регулировки напряжения установить по амперметру ток 0.25А.

4.   Примерно через минуту с помощью рычага 7 одновременно освободить рамку и выключить цепь мотора (тумблер 8). С помощью счётчика секундомера определить количество полных оборотов рамки с двигателем. В данном случае управление счётчика-секундомера осуществляется от фотоэлектрического датчика . Для включения нажать клавишу прибора СЕТЬ-1 (рис. 3). Клавишу выбора режима-2 поставить в положение ВЫД. (выдача временных интервалов). Клавишу выбора режима-3 поставить в положение N (счётчика). 7,8,9,10- клавиши выбора интервалов времени: 4 с; 2 с; 1 с; 0.5 с. Клавиша 6- СБРОС (обнуление счётчика секундомера).