Лабораторна робота "Маятник Максвела"

лабораторна робота № 2

Визначення моменту інерції маятника максвелла

Мета:         визначити експериментально і розрахувати теоретично момент інерції маятника Максвелла.

Обладнання: маятник Максвелла, штангенциркуль, секундомір, лінійка учнівська.                а
 

Література: [8]§10-§13

     Маятник Максвелла - це пристрій, що складається з масивного диска, симетрично і жорстко закріпленого на горизонтальній осі, підвішеною на двох нерозтяжних  нитках. Виведений зі стану рівноваги маятник може здійснювати коливальні рухи у вертикальній площині.

Для виведення маятника Максвелла з положення рівноваги нитки акуратно намотуються на вісь від кінців до середини.
      Маятник Максвелла складається з маховика (1), закріплений на валу(2) і підвішений на біфілярній підвісці(3) до кронштейна (рис. 1). Момент інерції маятника можна змінювати за допомогою кілець, які накладаються на маховик (рис.1).

Маятник Максвелла піднятий на деяку висоту h, має потенціальну енергію mgh. Якщо маятник з такого положення відпустити, то він, опускаючись вниз, здійснює складний поступально – обертальний (плоский) рух. Під час руху вниз потенціальна енергія маятника зменшується і перетворюється в кінетичну енергію поступального руху.

,

де –кінетична енергія обертального руху.

Остаточна формула для визначення моменту інерції маятника Максвелла:

,

де - діаметр валу маятника;

g - прискорення вільного падіння;

h - висота, на яку піднятий маятник;

t - час опускання маятника;

m - загальна маса маятника,  m=m₀+m_м;

m₀ - маса валу маятника;

m_м - маса маховика.

1. Рівномірно намотати з двох кінців на вал маятника нитки і
    зафіксувати маятник у верхньому положенні.

 2. Одночасно ввімкнути секундомір та відпустити маятник.

 3. Учнівською лінійкою виміряти висоту падіння маятника, як  
     відстань між крайніми нижніми точками у верхньому і
     нижньому положенні маятника.

 4. Повторити 5 разів.  Результати розрахунків занести в табл. 1.

 5. Виміряти штангенциркулем діаметр валу, маховика.
     Результати розрахунків занести в табл. 3. Заповнити табл. 2
    (величини відносних мас подані на кільці валу і маховика).

 6. Перевівши результати вимірювань всіх величин в одиниці   
     СІ, згідно з формулою для моменту інерції визначити
     величину J:

  7. Результати розрахунків занести в табл.4.

Таблиця №1

Для обчислень:

Таблиця №2

Таблиця №3

Таблиця №4

Контрольні

питання

1.Що називають моментом інерції тіла?                                                                                                

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

             2. Як визначається момент інерції тіла?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Що називають маятником Максвелла?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Задача

Визначити момент інерції велосипедного колеса діаметром 67  см. Якщо відомо маса обода колеса з покришкою становить 1,3 кг.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцінка ______________                                                         _________________

Зауваження