Выполнение работы. Задание 1. Определение момента инерции диска

Задание 1. Определение момента инерции диска

1. Снять дополнительные грузы с диска.

2. Измерить штангенциркулем радиус шкива , радиус диска , радиус кольца и записать их в табл. 1.

3. Определить массу груза , подвешенного к нити и записать ее в таблицу. Массы диска и кольца указаны на установке.

4. Присоединить груз к нити, отметив на шкале его нижнее положение.

5. Включить питание на установке кнопкой с обратной стороны секундомера, вращая диск, намотать нить в один слой на шкив. Включить электромагнит красной кнопкой, расположенной в верхней части установки, зафиксировав положение маховика. Измерить и записать расстояние от груза до нижней точки.

Таблица 1

№	, с	, м	Параметры установки
			м кг , м , м, , кг , м, , кг
средние значения	,с	, м	кг·м2. кг·м2.

6. Нажать кнопку «Пуск». В момент прохождения грузом нижнего положения секундомер выключается. Продолжая дальше наблюдение за движением груза , заметить высоту , на которую поднимется груз, двигаясь по инерции. Показание секундомера и высоту записать в табл. 1.

7. Повторить измерения еще четыре раза при тех же значениях , и .

8. Вычислить экспериментальное значение момента инерции маховика по формуле (9), подставив в нее средние значения и .

9. Оценить теоретическое значение момента инерции маховика, состоящего из диска радиусом и массой и кольца радиусом и массой , по формуле

.

10. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Задание 2. Применение теоремы Гюйгенса–Штейнера

1. Определить массу и радиус дополнительных грузов. Закрепить их на одинаковом минимальном расстоянии от оси вращения на диске установки и произвести измерение расстояния от оси вращения до центра грузов. Результаты этих измерений занести в табл. 2.

2. Занести в табл. 2 результаты измерений, полученных в задании 1: радиус шкива , массу груза , расстояние, проходимое грузом до нулевой отметки , а также записать число дополнительных грузов .

3. Провести измерения (см. п.п. 6–7 задания 1) и результаты занести в табл. 2.

4. Рассчитать момент инерции маховика с дополнительными грузами (формула 9).

Примечание:

Если прямые измерения расстояния от оси до центра дополнительных грузов затруднены, то можно провести измерения в несколько приемов. С помощью штангенциркуля определить расстояние между кромками дополнительных грузов (см. рис. 3) и диаметр дополнительного груза , тогда

.

Таблица 2

, кг; , м; , , м; , м;
№	, м	, м	, м	, м
, с	, м	, с	, м	, с	, м	, с	, м
среднее значение
, м2
, кг·м2
, кг·м2

5. Рассчитать момент инерции системы «диск–дополнительные грузы», используя теорему Гюйгенса–Штейнера

,

и результат занести в табл. 2.

6. Провести подобные измерения и расчеты с тремя другими положениями дополнительных грузов на диске.

7. Нарисовать график , на котором показать экспериментальные и расчетные значения (см. рис. 4) и сделать выводы по работе.