Установление зависимости момента инерции тела от квадрата расстояния до оси вращения.

1. Выберите и зафиксируйте подвес.

2. На крестовине маятника Обербека закрепите симметрично два груза.

3. Намотайте нить на шкив и трижды определите время опускания подвеса для нескольких различных положений грузов на крестовине маятника.

4. Данные измерений и расчетов занесите в таблицу 2.

5. Постройте график зависимости момента инерции грузов от расстояния до оси вращения

Таблица 2

№	Расстояние до оси вращения, R, м	Время падения t,c	Ускорение а, м^2/с	Угловое ускорение b, рад/с^2	Момент силы натяжения нити, М, Н×м	Момент инерции маятника с грузами I, кг×м^2	Момент инерции грузов I гр, кг×м^2

III часть работы:

Рассчитайте погрешность определения моментов инерции грузов на осях маятника (Смотрите Приложение 4).

1. Выведите формулу для определения погрешности .

2. Выведите формулу и определите погрешность измерения момента инерции.

3. Сделайте вывод о результатах работы и точности измерений.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И. В. «Курс физики», т.1, гл. , § 35, 36, 38, 39.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Вывести формулу основного закона динамики вращательного
движения.

2. Провести аналогию между параметрами кинематики и динамики
поступательного и вращательного движения. Указать единицы измерения основных величин.

З. Какое движение называется вращательным? Приведите примеры. В каких случаях размером тел при рассмотрении законов движения можно пренебречь.

4. Дайте определение момента инерции твердого тела. Расскажите о теореме Штейнера.

5. Как в данной работе определить момент инерции маятника Обербека без грузов?

6. Как в данной работе можно определить массу грузов на стержнях маятника Обербека?

7. Как можно изменить момент инерции маятника Обербека?

8. Если увеличить высоту опускания подвеса, то какие величины изменяются и как (момент инерции маятника, время опускания подвеса, кинетическая энергия системы маятник-груз, угловое ускорение маятника)?

 

ЗАДАЧИ

(нумерация задач: первая цифра- номер бригады, вторая цифра- номер задачи)

1.1. Найти линейную скорость Земли при ее движении по орбите. Средний радиус земной орбиты (4,5 10 ⁴ м\с).

1.2. Человек находится на краю круглой горизонтальной платформы радиусом 4 м. Сколько оборотов в минуту должна делать платформа вокруг вертикальной оси, чтобы человек мог удержаться на ней при коэффициенте трения = 0,27? (48,8 об\мин).

2.1. Найти угловую скорость ω: а) часовой стрелки на часах; б) минутной стрелки на часах. (145,4 10 ^-6 рад\с; 1,74 10 ^-6 рад\с).

2.2. Совершает ли работу равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равномерно движущемуся по окружности?

3.1. Найти угловую ω и линейную скорости v вращения земной поверхности на экваторе. Радиус Земли Rз= 6,4 10 ⁶ м. (72,7 10 ^-6 рад\с; 465,3 м\с).

3.2. Мотоциклист едет по горизонтальной дороге со скоростью 74 , делая поворот радиусом кривизны 100 м. На сколько при этом он должен наклониться, чтобы не упасть на повороте? (66,7°).

4.1 Определить момент инерции сплошного однородного диска массой m и радиусом R относительно оси, проходящей через точку на краю диска перпендикулярно его плоскости. (1,5 mR²).

4.2 Колесо, вращаясь равноускоренно по часовой стрелке, достигло угловой скорости 30 рад\с через 10 оборотов после начала вращения. Найти угловое ускорение β колеса. Показать на рисунке направление углового ускорения. (7,2 рад\с²).

5.1 Диск совершает 70 . Где можно положить на диск тело, чтобы оно не соскользнуло? Коэффициент трения покоя = 0,44. (3,15 м).

5.2 Точка движется по окружности = 10 см с постоянным тангенциальным ускорением: . Найти тангенциальное ускорение точки, если известно, что к концу пятого оборота после начала движения скорость точки стала . (1,3 м²\с).

6.1 Найти радиус вращающегося колеса, если известно, что линейная скорость точки на ободе в 3 раза больше линейной скорости точки, лежащей на расстоянии 4 см ближе к оси колеса. (6см).

6.2 Определить момент инерции сплошного однородного диска массой 1кГ и радиусом 50 см относительно оси, проходящей через середину радиуса диска перпендикулярно его плоскости. (0,19 кг м²).

 

Работа 3.1