Міністерство освіти і науки України Вінницький національний технічний університет Факультет інформаційних технологій та комп’ютерної інженерії Кафедра загальної фізики Лабораторна робота №1.6 з дисципліни «Фізика» Лабораторна робота №1.6 Тема: Визначення моментів інерції твердих тіл з допомогою трифілярного підвісу. Мета: набути навичок експериментального визначення моментів інерції твердих тіл та перевірити теорему Штейнера. Порядок виконання роботи 1. Повернути нижню платформу на кут 8-100, надавши їй обертовий імпульс для початку крутильних коливань. Секундоміром виміряти час 25-30 повних коливань підвісу та визначити період коливань за формулою: / 2. У центрі платформи розташувати досліджуване тіло m1 та визначити період коливань системи T1 . 3. На платформі симетрично відносно центру розмістити два тіла масою m1 і визначити період коливань системи T2 . 4. Штангенциркулем заміряти радіус досліджуваного диска r1, та віддаль a між центрами платформи і зміщеного диска. Дані всіх вимірювань занести в таблицю: / Обробка результатів експерименту та їх аналіз 1. За формулою (4) вирахувати момент інерції I0 платформи. У цьому випадку m=m0 , T=T0 . 2. За формулою (4) вирахувати момент інерції I0 платформи, навантаженої диском m1. У даному разі m=m0+m1; T=T1. 3. Із співвідношення IC=I0+Iд знайти момент інерції диска відносно центральної осі Iд. 4. За теоретичною формулою Iд´= 0.5m1r12 знайти момент інерції цього ж диска. Результат співставити з експериментальним. 5. За формулою (4) вирахувати момент інерції I2 платформи, навантаженої двома симетрично розташованими дисками m1 / 6. За формулою знайти момент інерції диска відносно осі, зміщеної на O´ від центра мас. 7. За формулою (5) вирахувати момент інерції зміщеного диска згідно з теоремою Штейнера. Результат співставити з експериментом. 8. Знайти відносну та абсолютну похибки одного з експериментів. Хід роботи / / Контрольні запитання 1.У фізичній механіці тверде тіло розглядається як система жорстко зв'язаних частинок (матеріальних точок), кожна з яких рухаються разом із центром мас тіла і в той же час обертається навколо нього. Відповідно, в кінематиці рух описують як лінійними, так і кутовими величинами. Момент інерції - це фізична величина, що є мірою інертності тіл при обертовому русі. Чисельно вона дорівнює сумі добутків мас матеріальних точок, на які подумки розбивають тіло, на квадрати їх віддалей від осі обертання. Кінетична енергія є адитивною величиною і за будь-яких умов для твердого тіла визначається виразом: / 2. Основний закон динаміки обертального руху: Добуток моменту інерції тіла на кутове прискорення дорівнює моменту зовнішніх сил. 3. Теорема Штейнера: момент інерції тіла відносно довільної осі обертання дорівнює сумі моменту інерції цього тіла , взятого відносно паралельної їй осі, що проходить через центр мас , і твори маси тіла на квадрат відстані між осями. З теореми Штейнера слід, що момент інерції мінімальний щодо осі, що проходить через центр мас тіла. 4. У випадку однорідного тіла правильної форми сума замінюється інтегруванням. На практиці часто необхідні значення моментів інерції твердих тіл неоднорідних або довільної (неправильної) форми. У таких випадках моменти інерції визначають експериментально, але результати можуть бути неточними. Висновок За допомогою лабораторної роботи я набула навичок експериментального визначення моментів інерції твердих тіл та перевірила теорему Штейнера.