Используя соотношение (5) найдем

(23)

и

w = u /r/

Тогда

. (24)

По закону сохранения энергии полная энергия в начале и в конце скатывания должна быть одинакова

(25)

откуда

(26)

Ход работы:

- на диск маятника наложить выбранное кольцо, прижимая его до упора;

- проверить, отвечает ли нижняя кромка кольца в верхнем положении нулю шкалы на колонке. Если нет, отвинтить верхний кронштейн и отрегулировать его высоту;

- опустить диск в нижнее положение и определить его длину по нижней кромке кольца;

- установить нижний кронштейн так, чтобы нижняя кромка находилась примерно на 2 мм ниже оптической оси нижнего фотоэлектрического датчика;

- отжать кнопку " пуск" миллисекундомера;

- намотать нить подвеса на ось маятника, укладывая витки вплотную друг к другу;

- фиксировать маятник с помощью электромагнита;

- повернуть маятник в направлении его движения на угол около пяти градусов, для снятия натяжения нити при его накручивании;

- нажать клавишу " сброс";

- нажать клавишу " пуск";

- прочитать полученное время падения маятника;

- измерения повторить пять раз;

- определить среднее значение времени;

- используя формулу (10), определить момент инерции диска;

- сравнить полученное значение момента инерции диска с расчетным значением, полученным по формуле (15), с использованием формулы (20);

- объяснить полученный результат (позволяет ли сравнение результатов расчета с экспериментом проверить справедливость законов общего движения твердого тела);

- определить погрешность измерений;

- сделать вывод;

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте теорему о движении центра масс системы материальных точек.

2. Дайте определение момента инерции одной материальной точки, системы материальных точек.

3. Запишите уравнения движения маятника Максвелла.

4. Как изменяется ускорение, скорость и сила натяжения нити при движении маятника?

5. Как изменяется механическая энергия маятника Максвелла при его движении?

Рекомендуемая литература

[2], [11], [12].