 |
|
Порядок выполнения работы
1. Включить прибор в сеть переменного тока (220 В). Нажать клавишу, убедиться, что высвечиваются нули на лицевой панели миллисекундомера и горят лампочки фотоэлектрических датчиков.
2. Зафиксировать нижний кронштейн прибора в крайнем нижнем положении.
3. Наложить на диск указанное преподавателем сменное кольцо, прижимая его до упора.
4. Отрегулировать длину нити маятника и горизонтальность его оси. Для этого деблокировать гайку воротка и поворотом воротка сделать нить такой, чтобы нижний край стального кольца в нижнем положении маятника находился на 2 см ниже оптической оси нижнего фотоэлектрического датчика. Произвести корректировку установки маятника, обращая внимание на то, чтобы его ось была параллельна основанию прибора. Блокировать вороток.
5. Намотать на ось маятника нить, следя за тем, чтобы один виток плотно прилегал к другому.
6. Зафиксировать маятник в верхнем положении при помощи электромагнита.
7. Нажать клавишу СБРОС.
8. Нажать клавишу ПУСК.
9. Записать измеренное значение времени падения маятника. Проделать это 5–7 раз.
10. Определить среднее значение времени <t> падения маятника по формуле
где n – количество выполненных замеров; ti – значение времени, полученное в i –м замере.
11. По шкале на стойке прибора определить пройденный маятником при падении путь h. Абсолютная погрешность 
h не меньше 2 мм.
12. Вычислить экспериментальное значение момента инерции маятника Максвелла по формуле
,
где масса маятника складывается из массы оси m0, массы диска m1 и массы кольца m2.
13. Вычислить теоретическое значение Iтеор момента инерции по формуле
,
используя табличные значения масс и диаметров (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Массы и диаметры элементов маятника Максвелла
| Масса | оси, m0, кг | (32,2 ± 0,5) ∙ 
|
| диска, m1, кг | (124,0 ± 0,5) ∙ 
| |
| кольца, m2, кг | (257,0 ± 0,5) ∙
| |
| (389,5 ± 0,5) ∙
| ||
| (518, 8 ± 0,5) ∙
| ||
| Диаметр | диска, D1, м | (86,000 ± 0.010) ∙
|
| кольца, D2, м | (105,000 ± 0,010) ∙
| |
| оси, D, м | (10,000 ± 0,010) ∙
|
14. Вычислить погрешности определения момента инерции маятника, используя формулу:
,(1.10)
где Dm – абсолютная погрешность массы маятника; Dh – абсолютная погрешность измерения высоты падения; DD – абсолютная погрешность измерения диаметра диска; Dt – абсолютная погрешность определения времени.
Систематическая погрешность измерения времени 0,02 с.
.
Записать результат падения I с учетом абсолютной погрешности.
15. Оценить в процентах расхождение измеренного и теоретического значений момента инерции по формуле
(согласно паспортным данным прибора s не больше 8%).
16. Сделать вывод по работе.
Контрольные вопросы
1. Какое движение совершает маятник Максвелла?
2. Какие силы действуют на маятник Максвелла?
3. От чего зависит момент инерции маятника Максвелла?
4. Какие энергетические превращения происходят в процессе колебания маятника Максвелла?
5. Как направлен вектор момента силы натяжения относительно оси О (см. рис. 1.2)?
6. Чему равен момент силы тяжести?
7. Как направлен вектор угловой скорости, если маятник движется вверх? Вниз?
8. Как направлен вектор углового ускорения?
Литература
Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Изд. центр «Академия», 2007. § 4, 6, 16, 18.
РАБОТА № 2