Порядок выполнения работы

1. Измерить параметры тела, предложенного преподавателем – высоту и ширину (масса тела известна).

2. Рассчитать по формуле (14.3) момент инерции тела относительно одной из главных устойчивых осей инерции (таковыми являются самая короткая и самая длинная оси) I₀.

3. Закрепить исследуемое тело в рамке 3 таким образом, чтобы оно могло совершать крутильные колебания относительно главной оси, для которой рассчитан момент инерции в п. 2. Для лучшего закрепления воспользоваться винтами 9.

4. Отклонить тело на некоторый угол от положения равновесия и отпустить. Измерить секундомером время t, за которое тело совершит n (15–20) полных колебаний. Опыт проделать не менее трех раз. По среднему значению времени рассчитать средний период колебаний, который, согласно определению, равен .

5. Зная период колебаний Т и момент инерции I₀ относительно данной оси вращения, рассчитать по (14.6) модуль кручения проволоки.

6. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу

№							á ñ	á ñ	á ñ

7. Вынуть тело из рамки и закрепить его вновь, но так, чтобы осями его вращения оказались другие возможные оси (например, 1-1¢, 2-2¢). Эти оси определяются углублениями, имеющимися на поверхности тела.

8. Определить периоды колебаний тела относительно выбранных осей так же, как указано в п. 4. По измеренным значениям периодов и рассчитанному значению модуля кручения найти с помощью (14.5) моменты инерции тела для выбранных осей вращения.

9. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу

№			á ñ	á ñ		á ñ	á ñ

Контрольные вопросы

1. Какая величина называется моментом инерции твёрдого тела? Поясните его физический смысл. В каких единицах он измеряется?

2. От чего зависит момент инерции твердого тела? Как можно рассчитать момент инерции тела правильной формы?

3. Рассчитайте с помощью теоремы Штейнера момент инерции исследуемого Вами тела относительно какой-либо оси, не проходящей через его центр масс.

4. Какие оси вращения называются свободными? Поясните на примере. Какие оси являются главными осями инерции?

5. Какие из главных осей устойчивы? Что значит ²устойчивая ось²?

6. Запишите основной закон динамики вращательного движения в общем виде и конкретно для данной работы (подставив в формулу момент сил, вращающий систему).

7. Выведите формулу периода крутильных колебаний (см. работу 1.3).

8. Воспользовавшись формулой (14.2), запишите формулы для теоретического расчета моментов инерции системы тел, изображенной на рис. 14.2а и 14.2б.

9. Согласуются ли результаты Ваших измерений с теоретическими положениями: действительно ли относительно устойчивых осей инерции моменты инерции имеют максимальное и минимальное значение по сравнению со всеми другими?

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. – М.: Наука, 1989. – С. 84–116, 135–145.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2001. – С. 36–44.