Исследуемое тело 1 представляет собой металлическую пластину с двумя вырезами (рис. 3.1). Этими вырезами тело подвешивается на опору - кронштейн 2 для организации колебаний. Чтобы уменьшить трение и износ детали точки подвеса О1 и О2 снабжены специальными подставками 3. На конце кронштейна может быть подвешен математический маятник 4, длину которого можно изменять.
В работе определяются моменты инерции I 1 и I 2относительно осей О1 и О2. Метод определения моментов инерции основан на том, что период колебаний ФМ (пластина в данном случае играет роль физического маятника) связан с его моментом инерции относительно оси колебания формулой
(3.1)
Таким образом, измерив на опыте период колебаний маятника Т и расстояние b от точки подвеса до центра масс (см. рис.3.1), зная массу m маятника и ускорение свободного падения g, можно вычислить момент инерции:
(3.2)
Порядок выполнения работы
1. Снять пластину с подвеса, измерить линейкой расстояния b 1 = O 1 C и b 2 = O 2 C (см. рис. 3.1) и оценить ошибку D b этих измерений. Результаты занести в табл.1; сюда же вписать данные о массе тела и ускорении свободного падения.
2. Подвесить маятник на ось О 1, привести его в движение (j £ 8о) и измерить время t 1 для 30-50 полных колебаний (N). (Отсчет времени лучше начинать после того, как тело совершит несколько колебаний). Опыт повторить не менее 5 раз при одном и том же числе колебаний. Результаты (эти и последующие) занести в таблицу.
| №№ п/п | Число полн. колеб. N | Колебания на оси О 1 | Колебания на оси О 2 | ||||
| t 1 | Т 1, i | t 2 | T 2 ,i | (T 2 i - <T 2 >) | (T 2 i - <T 2 >)2 | ||
| . . | |||||||
| 
| 
| |||||
| 
| ||||||
| Другие b 1 = ± m = ± L 1 = данные b 2 = ± g = ± L 2 = |
3. Снять маятник и, подвесив его на ось О 2, проделать то же, что и в п.2.
4. Вычислить Т 1 и Т 2 для каждого из опытов и их средние значения <T 1 > и <T 2 >.
5. По формуле
(см. (3.2)) вычислить < I 1 > и <I 2 >.
6. Для момента инерции I 2 вычислить относительную e I 2 и абсолютную D I 2 погрешности (для I 1 первую из них принять такой же).
Для этого:
а) подсчитать Т 2 i – <Т 2 >, (T 2 i – < T 2>)2, 
(cм. табл.);
б) вычислить абсолютную погрешность в измерении периода
колебаний
,
где n - число измерений; D t пр - приборная погрешность секундомера; t a,n - коэффициент Стьюдента (определяется по таблице в зависимости от выбранной надежности a и n); N – число полных колебаний.
в) определить относительную погрешность;
г) вычислить абсолютную погрешность в определении I 1 и I 2:
D I 1 = e I 2 <I 1 >;D I 2 = e I 2 <I 2 >;
7. Результаты представить в виде:
I 1 = <I 1 > ± D I 1
I 2 = <I 2 > ± D I 2
приa = …, eI = … %.
8. Вычислить приведенные длины L 1и L 2 маятников по формуле
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Физический маятник.
2. Уравнения колебаний физического маятника (дифференциальное уравнение и его решение).
3. Частота и период колебаний физического маятника.
4. Приведенная длина физического маятника.
5. Точка подвеса и центр качаний физического маятника.
6. Метод определения I в данной работе.
7. Порядок выполнения работы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Цель работы: ознакомиться с методом моделирования электростатического поля с помощью электропроводной бумаги; исследовать электростатическое поле плоского конденсатора.
Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, вольтметр, электропроводная бумага, планшет с набором электродов, проводники, один из которых снабжен зондом.
Сведения из теории
Подробно теоретические сведения для данной лабораторной работы изложены в разделах 3.1.2. Напряжённость электростатического поля, 3.1.3. Работа поля по перемещению заряда. Энергия взаимодействия зарядов. Потенциал (стр. 132-137 данного учебного пособия).
