IV. Порядок выполнения работы.

1.Включить выключатель питания «СЕТЬ», расположенный на задней панели блока электронного. При этом должно включиться табло индикации.

2.Зафиксировать винтом 13 положение вала.

3.Отпустив фиксирующие винты 3, при помощи регулировочных опор основания 1 по уровню 15 установить горизонтальное положение основания, после чего затянуть фиксирующие винты 3.

4.Отпустить фиксирующий винт 13.

5.Нажать на электронном блоке кнопку " ПУСК/СТОП - СБРОС" и удерживать её в течение 1-2 с (до появления на табло индикации надписи " (I)"). При помощи кнопок регулирования скорости вращения маховика гироскопа " ЧАСТОТА +" и " ЧАСТОТА –" установить частоту вращения в интервале (40 – 60) Гц и после разгона двигателя убедиться в отсутствии прецессии.

6.Удерживая гироскоп в горизонтальном положении, зафиксировать винтом 13 положение вала.

7.Установить при помощи кнопок " ЧАСТОТА +" и " ЧАСТОТА –" значение частоты вращения маховика , которое укажет преподаватель, и дождаться, пока частота достигнет установленного значения. Записать значение частоты в таблицу 1.

8.Установить противовес 10 на стержень 7 или на стержень 11, сдвинуть его вплотную к корпусу маховика и закрепить фиксирующим винтом 9. При этом расстояние x от поверхности корпуса маховика до противовеса 10 равно 17 мм. С учётом реальных размеров маховика и противовеса расстояние ℓ _{2 } от точки опоры гироскопа O_ до центра тяжести противовеса определяется формулой:

. (7.1)

9.Определить по формуле (7.1) значение ℓ ₂  и записать это значение в таблицу 1. Туда же записать значение момента внешних сил M, который связан с ℓ ₂  формулой

. (7.2)

где – масса противовеса.

10. Установить гироскоп так, чтобы стержни 7 и 11 находились в горизонтальном положении и, удерживая его, отпустить фиксирующий винт вала 13, после чего отпустить гироскоп и кратковременно нажать на электронном блоке кнопку " ПУСК/СТОП - СБРОС". Начнётся прецессия, её частота W высвечивается на табло как величина .

11.В течение примерно 10 – 20 секунд наблюдать прецессию, после записать частоту прецессии W в таблицу 1.

12.Остановить прецессию, обязательно придерживая корпус гироскопа, зафиксировав винтом 13 положение вала.

13.Сместить противовес, увеличив расстояние x примерно на 1 см. Измерить штангенциркулем значение x.

14.Необходимо выполнить пункты 7.3 – 7.7 не менее 6 раз.

15.Используя экспериментальные данные, записанные в таблице 1, построить график зависимости частоты прецессии W от момента внешних сил M.

Экспериментальные точки на графике наносить вместе с доверительными интервалами. Погрешность момента внешних сил находить, используя следующие формулы:

Относительная погрешность:

, (7.3)

. (7.4)

Абсолютная погрешность:

. (7.5)

Погрешности определить для двух крайних экспериментальных точек (первой и последней). Погрешности остальных точек взять промежуточными.

16.Сделать выводы.

Таблица 1. Зависимость частоты прецессии W от момента внешних сил M

17.Установить противовес 10 на стержень 7 или на стержень 11 в том месте, которое укажет преподаватель, и закрепить фиксирующим винтом 9.С помощью штангенциркуля измерить расстояние x от поверхности корпуса маховика до противовеса. Определить по формуле (7.1) расстояние ℓ ₂ от точки опоры гироскопа O_ до центра тяжести противовеса и записать результат в таблицу 1.

18.Установить при помощи кнопок " ЧАСТОТА +" и " ЧАСТОТА –" значение частоты вращения маховика f = 40 Гц и дождаться, пока частота достигнет установленного значения. Записать значение частоты в таблицу 1.

19.Установить гироскоп так, чтобы стержни 7 и 11 находились в горизонтальном положении и, удерживая его, отпустить фиксирующий винт вала 13, после чего отпустить гироскоп и кратковременно нажать на электронном блоке кнопку " ПУСК/СТОП - СБРОС". Начнётся прецессия, её частота W высвечивается на табло.

20.В течение примерно 10 – 20секунд наблюдать прецессию, после записать частоту прецессииW в таблицу 1.

21. Остановить прецессию, зафиксировав винтом 13 положение вала, придерживая корпус гироскопа.

22.Пункты 8.2 – 8.3 проделать ещё не менее 6 раз, увеличивая каждый раз частоту вращения маховика на 2 – 3 Гц.

23.Используя экспериментальные данные, записанные в таблице 1, построить график зависимости частоты прецессии W от величины ω ₀.

Экспериментальные точки на графике наносить вместе с доверительными интервалами. Погрешность величины ω ₀ находить, используя следующие формулы:

Относительная погрешность:

, (8.1)

Абсолютная погрешность:

. (8.2)

Погрешности определить для двух крайних экспериментальных точек (первой и последней). Погрешности остальных точек взять промежуточными.

24.Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1.Что называется моментом силы и моментом импульса тела относительно неподвижной точки и относительно неподвижной оси?

2.Какая физическая величина служит основной динамической характеристикой вращающегося тела?

3.От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении?

4.Сформулируйте закон динамики для вращательного движения.

5.Что называется гироскопом?

6.Как определить направление момента силы?

7.Изменится ли скорость прецессии с изменением положения противовеса?

8.Изменится ли скорость прецессии с изменением угловой скорости маховика?

9.Изменится ли момент инерции маховика при изменении положения противовеса?

10.Изменится ли момент маховика при изменении его угловой скорости?