Міністерство освіти і науки України Вінницький Національний Технічний Університет Кафедра фізики Лабораторна робота № 1-6 Визначення моменту інерції маятника Максвелла Вінниця 2014 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:


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.