Экспериментальное определение

В работе определяется момент инерции тела, имеющего ось симметрии (рис 2). Используется метод маятниковых качаний. Твердое тело, способное совершать колебания вокруг неподвижной точки не совпадающей с его центром инерции, называют физическим маятником. О - точка подвеса. При отклонении тела (маятника) от положения равновесия возника­ет вращательный момент, стремящийся вернуть маятник в положение равновесия. При малых отклонениях (7°) маятник совершает гармонические колебания, период которых определяется формулой где а– расстояние между точкой подвеса и центром инерции. I – момент инерции относительно оси вращения. Преобразовав, получим . Для вычисления момента инерции относительно I₀ оси параллельной данной оси вращения, но проходящей через центр инерции, воспользуемся теоремой Штейнера

где a – расстояние от центра инерции (тяжести) до точки подвеса.

Для определения а нужно знать положение центра инерции. Так как тело имеет ось симметрии, центр инерции будет находится на этой оси. Центр инерции на оси можно найти, установив равновесие тела на призме (рис 3).

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с установкой и изучить метод определение момента инерции.

2. Подготовить таблицу для записей результатов.

3. Измерить массу исследуемого тела.

4. Найти центр тяжести тела.

5. Измерить расстояние a от центра тяжести до оси вращения (до точек подвеса)

6. Подвесить тело на призму. Вывести из положения равновесия, отклонив на небольшой угол (7°) и отпустить. С помощью секундомера определить время t, за которое совершается n полных колебаний. Значение n рекомендуется 20.

7. Вычислить

8. Опыт повторить три раза.

Примечание: Все результаты записывать в системе СИ, считать g=9, 8 м/с².

9. Вычислить для каждого опыта значение I₀ затем Δ I

ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ.

1. Рассказать ход работы и описать установку.

2. Дать определение физического маятника.

3. Записать рабочую формулу и назвать все величины входящие в нее.

№

m

l

t

N

T

I

f

I0

1

2

3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К СДАЧЕ.

1. Поступательное и вращательное движение твердого тела.

2. Физические величины, определяющие вращательное движение.
Единицы их измерение.

3. Вывод теоремы Штейнера.

4. Зависит ли период колебаний физического маятника от угла отклонения?

5. Почему угол отклонения маятника от вертикали следует брать малым.