Описание установки. Диск 1 с резьбовыми отверстиями насажен на ось (рис

Диск 1 с резьбовыми отверстиями насажен на ось (рис. 6) и может вращаться с малым трением. На той же оси находится шкив 2 радиусом r, на который наматывается нить. К другому концу нити привязан груз 4 массой m, под действием которого система приводится во вращение. Нить необходимо наматывать против часовой стрелки.

Путь, пройденный грузом до своего нижнего положения (когда нить полностью размотается), определяется блоком управлению 3, вдоль которой груз движется.

В резьбовые отверстия диска могут вворачиваться дополнительные грузы 5 цилиндрической формы (радиуса R) и массы m₀.

В установке предусмотрено автоматическое измерение времени движения груза до нижней точки и расстояния h,на которое поднимается груз по инерции после прохождения нижнего положения.

3

5

4

Рис. 6

ОПИСАНИЕ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Если намотать нить на шкив, подняв на высоту h₀ груз m,то он будет обла­дать потенциальной энергией W₀ = mgh₀. При падении груза его потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию поступательного движения груза и энергию вращения диска .Зная время t падения груза до нижней точки, можно определить конечную скорость движения груза и угло­вую скорость вращения диска , где r - радиус шкива.

При движении в подшипниках действует момент сил трения М_тр, для преодоления которого на пути h₀ = φ₀r совершается работа А = Мφ

(6)

Где φ₀ -угол поворота диска (угловое перемещение).

В соответствии с законом сохранения энергии и равенством (2)

(7)

Момент сил трения М_тр найдём из следующих соображений. После того, как груз опустится до нижней точки, маховик, продолжая вращение по инерции, поднимет груз на высоту h;там его потенциальная энергия mgh меньше, чем начальная, на величину работы, совершенной против сил трения на всём пути (h₀+ h) = φr. Из закона сохранения энергии и формулы (2) следует

= mgh₀ - mgh. (8)

Решая совместно уравнения (7), (8), получаем расчётную формулу для мо­мента инерции вращающегося тела:

(9)