Задание 1. Определение моментов инерции тел
1.Измерьте 
= 5 -10 раз (по указанию преподавателя) время 
=10 колебаний ненагруженного маятника (амплитуда колебаний маятника здесь и далее должна быть небольшой: до ~ 10°).
2.Два одинаковых тела, момент инерции которых вы определяете в данном эксперименте, поместите симметрично на пластину маятника на определенном расстоянии 
от оси вращения (по указанию преподавателя).
3.Измерьте 
раз время 
=10 колебаний нагруженного маятника.
4.Данные полученных измерений занесите в таблицу 1
Таблица 1
| Ненагруженный маятник | Нагруженный маятник | ||||||||
| № | 
| 
| 
| 
| № | 
| 
| 
| 
|
| . . . |
Для каждого измерения рассчитайте период колебаний 
= 
и средние значения периода колебаний ненагруженного и нагруженного маятника . По формуле (6) на стр.8 рассчитайте средние квадратические погрешности и определения и . Полученные данные занесите в таблицу 1.
5. Найдите по формуле (9) средние значения моментов инерции ненагруженного 
и нагруженного 
маятника.
6.По формуле 
< 
> – < 
> рассчитайте среднее экспериментальное значение момента инерции исследуемых тел.
7.По формуле 
найдите среднюю квадратическую ошибку определения 
.
8.Используя формулу (8) на стр.7 рассчитайте доверительный интервал определения 
: 
. Коэффициент Стьюдента для этого можно найти в таблице 1 на стр.9, доверительная вероятность 
определяется преподавателем.
9.Окончательный результат экспериментального определения момента инерции тел запишите в виде: 
.
10. Рассчитайте по теореме Штейнера теоретическое числовое значение момента инерции исследуемых тел и сравните его с экспериментальным.
11. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.
Задание 2. Проверка теоремы Штейнера
1. Измерьте 
время 20 – 30-ти (по указанию преподавателя) полных колебаний ненагруженного маятника (амплитуда колебаний маятника при этом и в дальнейшем должна быть небольшой: до ~10°).
2. Найдите по полученным данным период колебаний = 
и по формуле (9) рассчитайте - момент инерции ненагруженного маятника.
3. Поместите на пластину маятника два одинаковых тела симметрично относительно оси колебаний на минимальном расстоянии и измерьте это расстояние.
4. Измерьте время 10-15 (по указанию преподавателя) полных колебаний нагруженного маятника.
5. Последовательно увеличивая расстояние «а» от оси вращения до тела выполните для каждого пункт 4.
6. Полученные в п. 3 – 5 данные занесите в таблицу 2.
Таблица 2
| № |
|
|
|
| 
|
| …… |
7. Вычислите для каждого период колебаний нагруженного маятника и по формуле (9) его момент инерции. . Все полученные данные занесите в таблицу 2.
8. Вычислите для каждого «а» момент инерции тел, находящихся на платформе как 
. Полученные данные занесите в последний столбец таблицы 2.
9. Постройте графики зависимостей 
и 
.
10. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы о выполнимости теоремы Штейнера.
Вопросы для контроля
1.Что такое момент инерции тела? В чем состоит смысл этой физической характеристики? Аналогом какой величины в поступательном движении является момент инерции?
2.Как вычисляется момент инерции точечного тела? Как можно найти момент инерции большого тела?
3.Сформулируйте теорему Штейнера и укажите смысл всех величин, которые в нее входят. Каков характер зависимости момента инерции от расстояния, на котором находится тело от оси вращения?
4.Какие законы и уравнения используются для вывода рабочей формулы в данной работе. Как они записываются?
Библиографический список
1.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1.- М.: «Наука». 1977.416 с.
2.Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: «Высшая школа». 1997. 542 с.
