Лабораторна робота №9
ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ ТІЛА НЕПРАВИЛЬНОЇ ҐЕОМЕТРИЧНОЇ ФОРМИ
Мета роботи
Використовуючи крутильний маятник, визначити момент інерції тіла неправильної ґеометричної форми.
Прилади та обладнання
Крутильний маятник, тіло неправильної ґеометричної форми, секундомір, штанґенциркуль.
Опис вимірювального пристрою
Крутильний маятник складається з вертикальної дротини, нерухомо закріпленої верхнім кінцем в кронштейні К і горизонтального однорідного суцільного диску Д, закріпленого в центрі до нижнього кінця дротини. На диск можна накладати тіло неправильної ґеометричної форми B таким чином, що вісь маятника проходитиме через центр мас тіла. (рис.1)
Виведення розрахункової формули
Період коливань ненавантаженого тілом B крутильного маятника описує формула:
. (1)
де f – модуль кручення дротини,
J0 – момент інерції маятника.
J0 достатньо точно можна визначити, як момент інерції суцільного диску Д:
, (2)
де m = V – маса диску ( ( густина матеріалу диску);
( об’єм диску (D, h – діаметр і висота диску).
Період коливань маятника, навантаженого тілом B :
, (3)
де J – момент інерції тіла B.
Шляхом нескладних перетворень з (1) і (3) можна одержати:
, (4)
а врахувавши (2), – кінцевий вираз для визначення J:
. (5)
При підготовці до виконання роботи використати:
Теоретична частина. Розділи 1.1, 3.5.
Послідовність виконання роботи
Виміряти у трьох різних напрямах діаметр диску D.
Виміряти у трьох різних місцях висоту диску h.
Привести систему в коливальний рух, закрутивши маятник на кут
не більше 900 і виміряти час t1 десяти повних коливань.
Визначити період Т1 за формулою:
.
Навантажити маятник тілом B, і аналогічно до п.3 визначити період коливаньТ2. Вимірювання періодів, зазначені в п.3 і п.4, провести по три рази.
Результати вимірювань записати в таблицю; Перевівши результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ, за формулою (5) розрахувати J.
Визначити абсолютну і відносну похибки.
густина матеріалу диску = ( 1,40 ( 0,005 )103 кг/м3
Таблиця результатів вимірювань
№
D,
мм
ΔD,
мм
h,
мм
Δh,
мм
Т1,
с
ΔТ1,
с
Т2,
с
ΔТ2,
с
1
вимір
розр.
вимір
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
2
вимір
розр.
вимір
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
3
вимір
розр.
вимір
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
сер.
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
розр.
Контрольні запитання
1. Що називається моментом інерції тіла ?
2. Вивести формулу для моменту інерції однорідного диску.
4. Вивести формулу для періоду коливань крутильного маятника.
У чому полягає методика визначення моменту інерції тіла неправильної ґеометричної форми з застосуванням крутильного маятника?
Вивести формулу для визначення моменту інерції тіла неправильної ґеометричної форми.
Рекомендована література
Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.
– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.
2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.
3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.
