Лабораторная работа: Определение момента инерции твердых тел
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью настоящей работы является изучение основных законов динамики поступательного и вращательного движений твердых тел, экспериментальное определение момента инерции блока и сравнение его с расчетным значением.
2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Схема экспериментальной установки на основе машины Атвуда приведена на рис. 2.1.
На вертикальной стойке 1 крепится массивный блок 2, через который перекинута нить 3 с грузами 4 одинаковой массы, равной 80 г. В верхней части стойки расположен электромагнит, который может удерживать блок, не давая ему вращаться. На среднем кронштейне 5 закреплен фотодатчик 6. Риска на корпусе среднего кронштейна совпадает с оптической осью фотодатчика. Средний кронштейн имеет возможность свободного перемещения и фиксации на вертикальной стойке. На стойке укреплена миллиметровая линейка 7, по которой определяют начальное и конечное положение грузов. За начальное, принимают положение нижнего среза груза, за конечное - риску на корпусе среднего кронштейна.
Миллисекундомер 8 представляет собой прибор с цифровой индикацией времени. Опоры 9 используют для регулировки положения установки на лабораторном столе.
Принцип работы машины Атвуда заключается в следующем. Когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, система находится в положении безразличного равновесия. Если же на один из грузов (обычно на правый) положить перегрузок, то система выйдет из равновесия, и грузы начнут двигаться с ускорением.
Машина Атвуд а
1 – стойка;
2 – блок;
3 – нить;
4 – грузы;
5 – средний кронштейн;
6 – фотодатчик;
7 – линейка;
8 – миллисекундомер;
9 – регулировочная опора.
Рис. 2.1
3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Средние значение времени <t > и средние значение квадрата времени < t 2 > прохождения грузом с перегрузкомпутиh :
(3.1), (3.2)
Абсолютная суммарная погрешность измерения времени прохождения пути h :
(3.3)
Абсолютная случайная погрешность измерения времени прохождения пути h :
σсл (t ) = t(a, n ) ×S (t ) ; (3.4)
где t(a, n ) - коэффициент Стьюдента
стандартная абсолютная погрешность измерения времени:
(3.5)
где ti − время прохождения пути при i –ом измерении ( i =1. … , n );
n – число измерений;
< t > – среднее значение времени прохождения пути.
Абсолютная суммарная погрешность косвенного измерения квадрата времени прохождения путиh :
σ(t 2 ) = 2 < t > σ(t ) (3.6)
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--