Читать курсовая по физике: "Методика изучения динамики твердого тела в курсе физики профильной средней школы" Страница 10

(Назад) (Cкачать работу)

1) увеличение массы т ведет к увеличению давления маятника на ось, что в свою очередь вызывает возрастание сил трения;

2) с увеличением m уменьшается время движения (и снижается точность измерения времени, а значит ухудшается точность измерения величины углового ускорения .

Момент инерции, входящий в выражение (5), согласно теореме Гюйгенса-Штейнера и свойства аддитивности момента инерции может быть записан в виде

(7) Здесь- момент инерции маятника, при условии, что центр масс каждого груза m0 находится на оси вращения. R - расстояние от оси до центров грузов то.

В уравнение (5) также входит величина тr2. В условиях опыта . (убедитесь в этом!).

Пренебрегая этой величиной в знаменателе (5), получаем простую формулу, которую можно проверить экспериментально (8) Экспериментально исследуем две зависимости:

Зависимость углового ускорения Е от момента внешней силы М=тgr при условии, что момент инерцииостается постоянным. Если построить график зависимости= f(M) , то согласно (8) экспериментальные точки должны ложиться на прямую (рис.2), угловой коэффициент которой равен , а точка пересечения с осью ОМ дает Мmp.

Рис.2

2. Зависимость момента инерции - от расстояния R грузов до оси вращения маятника (соотношение (7)).

Выясним, как проверить эту зависимость экспериментально. Для этого преобразуем соотношение (8), пренебрегая в нем моментом сил трения Мmp сравнению с моментом M=mgr. (подобное пренебрежение будет правомочно, если величина груза такова, что mgr>> Мmp ). Из уравнения (8) имеем Следовательно, (9) Из полученного выражения понятно, как экспериментально проверить зависимость (7): нужно, выбрав постоянную массу груза т, измерять ускорение a при различных положениях R грузов m0 на спицах. Результаты удобно изобразить в виде точек на координатной плоскости ХОУ, где Если экспериментальные точки в пределах точности измерений ложиться на. прямую (рис.3), то это подтверждает зависимость (9), а значит и формулу 3. Измерения. Обработка результатов измерений.

1. Сбалансируйте маятник. Установите грузына некотором расстоянии R от оси маятника. При этом маятник должен находиться в состоянии безразличного равновесия. Проверьте, хорошо ли сбалансирован маятник. Для этого маятник следует несколько раз привести во вращение и дать возможность остановиться. Если маятник останавливается в различных отличающихся друг от друга положениях, то он сбалансирован.

2. Оцените момент сил трения. Для этого, увеличивая массу груза т, найдите минимальное ее значение m1, при котором маятник начинает вращаться. Повернув маятник на 180° по отношению к начальному положению, повторите описанную процедуру и найдите здесь минимальное значение т2. (Может оказаться, что по причине неточной балансировки маятника). Оцените по этим данным момент сил трения 3. Экспериментально проверьте зависимость (8). (В этой серии измерений момент инерции маятника должен оставаться постоянным =const). Укрепите на нити некоторый груз m>mi, (i=1,2) и измерьте время t, за которое груз опускается на расстояние h. Измерение времени t для

Похожие работы