Курсовая работа: Методика изучения динамики твердого тела в курсе физики профильной средней школы
Моментинерции, входящий в выражение (5), согласно теореме Гюйгенса-Штейнера и свойства аддитивности момента инерции может быть записан в виде
(7)
Здесь 
- момент инерции маятника, при условии, что центр масс каждого грузаm 0 находится на оси вращения. R - расстояние от оси до центров грузов то.
В уравнение (5) также входит величина т r 2. В условиях опыта 
. (убедитесь в этом!).
Пренебрегая этой величиной в знаменателе (5), получаем простую формулу, которую можно проверить экспериментально
(8)
Экспериментально исследуем две зависимости:
1. Зависимость углового ускорения Е от момента внешней силы М=т gr при условии, что момент инерции 
остается постоянным. Если построить график зависимости 
= f ( M ) , то согласно (8) экспериментальные точки должны ложиться на прямую (рис.2), угловой коэффициент которой равен 
, а точка пересечения с осью ОМ дает Мmp.
2.
|
|
2. Зависимость момента инерции - от расстояния Rгрузов до оси вращения маятника (соотношение (7)).
Выясним, как проверить эту зависимость экспериментально. Для этого преобразуем соотношение (8), пренебрегая в нем моментом сил трения Мmpсравнению с моментомM = mgr . (подобное пренебрежение будет правомочно, если величина груза такова, чтоmgr >> Мmp). Из уравнения (8) имеем
Следовательно,
(9)
Из полученного выражения понятно, как экспериментально проверить зависимость (7): нужно, выбрав постоянную массу груза т, измерять ускорение a при различных положениях R грузов m 0 на спицах. Результаты удобно изобразить в виде точек на координатной плоскости ХОУ , где
Если экспериментальные точки в пределах точности измерений ложиться на. прямую (рис.3), то это подтверждает зависимость (9), а значит и формулу
3. Измерения. Обработка результатов измерений.
1. Сбалансируйте маятник. Установите грузы 
на некотором расстоянии Rот оси маятника. При этом маятник должен находиться в состоянии безразличного равновесия. Проверьте, хорошо ли сбалансирован маятник. Для этого маятник следует несколько раз привести во вращение и дать возможность остановиться. Если маятник останавливается в различных отличающихся другот друга положениях, то он сбалансирован.
2. Оцените момент сил трения.Для этого, увеличивая массу груза т, найдите минимальное ее значениеm 1, при котором маятник начинает вращаться. Повернув маятник на 180° по отношению к начальному положению, повторите описанную процедуру и найдите здесь минимальное значение т2. (Может оказаться, что 
по причине неточной балансировки маятника). Оцените по этим данным момент сил трения
3. Экспериментально проверьте зависимость (8). (В этой серии измерений момент инерции маятника должен оставаться постоянным =const). Укрепите на нити некоторый груз m>mi, (i=1,2) и измерьте время t, за которое груз опускается на расстояние h. Измерение времени tдля каждого груза при постоянном значении hповторить 3 раза. Затем найдите среднее значение времени падения груза 
по формуле
и определите среднее значение углового ускорения
Подумайте, как оценить и оцените погрешность полученного значения 
. Описанные в этом пункте измерения повторите для 5 значений массы груза m. удовлетворяющих неравенству m>mi, (i=1,2).
Результаты измерении занесите в таблицу
|
К-во Просмотров: 633
Бесплатно скачать Курсовая работа: Методика изучения динамики твердого тела в курсе физики профильной средней школы
|