НУ “Львівська політехніка”
Кафедра фізики
Лабораторія механіки і молекулярної фізики
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №2
Назва роботи: «Визначення моменту інерції маятника Максвелла»
Львів - &&&
Мета роботи:
Визначити експериментально і розрахувати теоретично момент інерції маятника Максвелла.
Прилади та матеріали:
Маятник Максвелла, змінні кільця, штангенциркуль, секундомір.
Короткі теоретичні відомості; виведення робочої формули:
Маятник Максвелла, піднятий на висоту h, має потенціальну енергію mgh. Під час руху вниз потенціальна енергія маятника перетворюється в кінетичну енергію поступального руху, кінетичну енергію обертального руху та в роботу проти сил тертя. Якщо тертям знехтувати, то закон збереження енергії матиме вигляд:
– кінцева лінійна швидкість ободу вала маятника; – маса тіла;
– кінцева кутова швидкість; – момент інерції;
Швидкості та можна знайти з таких співвідношень:
; ; ; ; ;
– лінійне прискорення; – час опускання маятника;- радіус і діаметр маятника;
Підставивши значення та у формулу (1), вирахуємо момент інерції:
- загальна маса маятника.
Момент інерції можна також обчислити теоретично:
– момент інерції вала маятника; –момент інерції маховика;
– момент інерції допоміжного кільця;
Похибка при визначенні моменту інерції:
Задані величини:
– прискорення вільного падіння;
- маса вала маятника;
- маса маховика;
- маса першого допоміжного кільця;
- маса другого допоміжного кільця;
Фізичні величини, які вимірюються прямим способом:
t – час опускання маятника;
– діаметр вала маятника;
– діаметр маховика;
– діаметр першого допоміжного кільця;
– діаметр другого допоміжного кільця;
Основні характеристики приладів:
Маятник Максвелла – це маховик, закріплений на валу і підвішений на біфілярній підвісці до кронштейна. Кронштейн прикріплений до стояка; на кронштейні розміщений фотоелектричний давач і електромагніт для утримання маятника у верхньому положенні.
Таблиці результатів вимірювань(величини, розмірності похибок прямих вимірювань):
№ кільця
t1, c
t2, c
t3, c
t4, c
t5, c
tсер, c
h, м
1
2,25
2,16
2,27
2,16
2,24
2,2
0,3856
2
2,28
2,25
2,36
2,24
2,34
2,3
0,3856
m0, кг
mM, кг
mK1, кг
mK2, кг
0,034
0,129
0,260
0,520
d0
dM
dK1
dK2
0,0104
0,0853
0,1056
0,1045
Обчислення шуканої величини за робочою формулою:
Обчислення похибок:
Оскільки , то
, де ; ;
Отже:
Після виконання роботи похибка склала:
Запис кінцевого результату:
;
;
;
;
Аналіз результатів та висновки:
На цій лабораторній роботі я визначив експериментально і теоретично момент інерції маятника Максвелла. Для цього я використав закон збереження енергії.
Я отримав досить близькі результати. Похибка склала 3,62 та 6,15 % для першого і другого допоміжного кільця відповідно.
Підпис студента
Оцінка виконання роботи
Допуск
Захист
Дата виконання
Підпис викладача
