Выполнение работы. Задание 1.Определение углового коэффициента упругости пружины

Задание 1. Определение углового коэффициента упругости пружины.

1. Для определения углового коэффициента упругости закрепите стержень на вращающемся валу (рис.1). Кольцо динамометра оденьте на стержень на расстоянии r от оси вращения (это плечо силы). Линейкой измерьте плечо силы. Под действием момента силы М=Fr поверните стержень на угол j. При измерении силы динамометр должен находится под прямым углом к плечу рычага.

2. Измерьте силу при помощи динамометра для углов поворота стержня π, 2π, 3π, 4π. Исходя из требований к безопасности и устойчивости, не рекомендуется перегибать пружину на ± 720º.

3. Построить график зависимос-ти момента силы спиральной пружины от угла ее закручи-вания. Из графика (рис.3) находим тангенс угла наклона, численное значение которого равно угловому коэффициенту упругости пружины.

Задание 2. Определение момента инерции двух полых толстостенных

цилиндров.

1. Закрепите однородный диск на вращающемся валу (рис.1).

2. Несколько раз (5-7) измерьте период колебаний диска.

Для измерения периода колебаний на диск прикрепите листок бумаги (ширина ≤ 3 мм). Разместите диск так, чтобы листок находился точно под световым барьером. Для светового барьера выберите режим . Отклоните диск на» 90º. Измерьте величину периода для каждого случая.

3. По среднему значению периода определите по формуле (7) момент инерции однородного диска I.

4. Установите в центр диска два полых цилиндра и повторите пункт 2.

5. По среднему значению периода Т₀ определите момент инерции I₀ диска с цилиндрами.

6. Вычислите момент инерции двух цилиндров относительно их оси симметрии Z: I_z= I₀ – I.

7. С помощью динамометра измерьте вес цилиндра и определите его массу m.

8. Найдите теоретическое значение момента инерции цилиндров, по формуле:

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу1.

Таблица 1

9. Сравните результаты эксперимента с теоретическим значением момента инерции цилиндров, оцените погрешность и сделайте вывод.

Задание 3. Проверка теоремы Штейнера.

1. Установите цилиндры на расстоянии а (а =87 мм)от оси вращения.

2. Несколько раз (5-7) измерьте период колебаний диска с цилиндрами.

3. По среднему значению периода Т₀ определите по формуле (7) момент инерции диска с цилиндрами.

4. Вычислите момент инерции двух цилиндров относительно оси CC^/:

I _{CC ’}= I₀ – I, где I – момент инерции диска (см. задание 2).

5. Найдите теоретическое значение момента инерции цилиндров, по формуле:

6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

7. Сравните результаты эксперимента с теоретическим значением момента инерции цилиндров, оцените погрешность и сделайте вывод.

Контрольные вопросы

1. Что называется моментом инерции твердого тела?

2. В чем состоит смысл аддитивности момента инерции?

3. Сформулируйте теорему Штейнера.

4. Какие энергетические преобразования происходят в системе, совершающей крутильные колебания?

5. Выведите формулу, позволяющую определить момент инерции твердого тела методом крутильных колебаний.

Рекомендуемая литература

1. СавельевИ.В. Курс физики. Т2. М.: Наука. 1989. §§64.

2. СавельевИ.В. Курс физики. Т1. М.: Наука. 1989. §§32,33.

3. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2003. §§ 16, 17, 141.

4. Федосеев В.Б. Физика

5. Инструкция по эксплуатации оборудования фирмы “PHYWE”.