Лабораторна робота №5 ВИВЧЕННЯ ОСНОВНОГО РІВНЯННЯ ДИНАМІКИ ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ ТВЕРДОГО ТІЛА Мета роботи Прилади та обладнання Опис вимірювального пристрою Маятник Обербека (рис.1) складається з чотирьох стрижнів (1), закріплених на втулці (2) під прямими кутами. Вздовж стрижнів можуть фіксовано пересуватися чотири однакові циліндри (3). Рис.1
Отже, виконуючи експерименти з маятником Обербека, можна знаходити моменти сил, що діють на обертальну систему, та кутові прискорення системи.Оскільки крім моменту сили натягу нитки на систему діє ще момент сили тертя Mт, то експеримент зведеться до перевірки рівняння: М – Мт = J EMBED Equation.3 
 , (7) яке можна подати у вигляді:  EMBED Equation.2 
. (8) З формули (8) видно, що залежності, які випливають з рівняння (8),  EMBED Equation.3 
 = f(M) та  EMBED Equation.3 
 =  EMBED Equation.3 
(1/J), повинні мати лінійний характер. При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділ 1.1, 1.3, 1.5. Послідовність виконання роботи 1. Тричі виміряти висоту опускання тіла h і записати у Табл. 1. 2. Три рази виміряти діаметр шківа d, результати записати у Табл.1. 3. Закріпити циліндри на мінімальній відстані від осі обертання. 4. Три рази виміряти час опускання основного вантажу; результати записати у Табл. 2. 5. Дії, вказані в п.4, повторити ще два рази для більших мас m. Для цього на основний вантаж, прикріплений до нитки, треба накласти спочатку одну, а потім дві різноважки. 6. Перевівши результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ, за формулами (4), (5) розрахувати величини M i  EMBED Equation.3 
 (для трьох значень мас m ) Записати одержані значення в Табл. 3. 7. Побудувати графіки залежності  EMBED Equation.3 
 від М. 8. Обчислити похибки вимірювання кутового прискорення за формулою :  EMBED Equation.3 
 (9) та записати їх в Табл. 3. 9. Відкласти в масштабі, вибраному для  EMBED Equation.3 
, відрізки  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
 навколо відповідних експериментальних точок ґрафіку 10. Провести через експериментальні точки ґрафіку найбільш оптимальним способом пряму та знайти числове значення моменту сил тертя Мт як точку перетину прямої з віссю моментів сил. Записати це значення в Табл.3. 11. Перемістити циліндри на середину кожного з чотирьох стрижнів, зафіксувати їх і виконати дії, вказані в пунктах 3-10. 12. Зафіксувати циліндри в крайніх положеннях і ще раз повторити дії, вказані в пунктах 3-10. 1. Обчислити моменти інерції маятника Обербека при різних положеннях циліндрів на стрижнях як відношення приростів М до  EMBED Equation.3 
 ґрафіків  EMBED Equation.3 
=f (М), побудованих у завданні 1. 2. Для фіксованого значення моменту сили М1 виписати значення кутового прискорення  EMBED Equation.3 
 з трьох попередніх таблиць. Хоча теоретично, згідно з (6), момент сили залежить від кутового прискорення, однак в наших експериментах величина  EMBED Equation.3 
 дуже мала і момент сили практично дорівнює: М = mgR. 3. Побудувати ґрафік залежності кутового прискорення  EMBED Equation.3 
 від величини, оберненої до його моменту інерції. Виконати аналогічні побудови для двох інших моментів сил М2 і М3. Таблиці результатів вимірювань і розрахунків Таблиця 1 Таблиця 2 Таблиця 3 Таблиця 4 Контрольні запитання Що називається моментом інерції тіла ? Записати і пояснити основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Що називається моментом сили відносно осі обертання ? Що називають плечем сили ? У чому полягає суть перевірки основного рівняння динаміки в даній лабораторній роботі ? Як визначається момент інерції у даній роботі ? Вивести формулу, що описує обертальний момент, діючий на маятник Обербека. 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.