Материал: Плясов Лабораторныы практикум Мекханика твердого тела 2015

Затем для определения координат максимумов полученной за- висимости в разделе меню «Анализ» выберите пункт «Анализ пи- ков» (рис. 1.18.7). При этом на экране появится окно, представлен- ное на рис. 1.18.8.

Рис. 1.18.7

Рис 1.18.8

В этом окне следует нажать кнопку «Рассчи- тать», при этом во втором столбце таблицы по- явятся координаты максимумов в секундах. Эти значения и являются результатом измерения с помощью используемой установки.

Для перехода к следующему измерению необходимо закрыть окно с графиком без со-

хранения, и снова запустить измерение, нажав на красный кружок, расположенный под разделом меню «Файл» (рис. 1.18.9).

61

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

1. В работе 1.18:

-не отклоняйте диск от равновесного положения на угол больше

90°.

-устанавливайте тела на диск таким образом, чтобы штырь на теле полностью вошел в паз диска

2. В работах 1.18а и 1.18б:

-не рекомендуется отклонять закрепленное на пружине тело от положения равновесия на угол, больший ± 180º;

-после установки очередного тела на вал 1 до начала измерений убедитесь, что пластиковый лепесток, приклеенный к телу (или стержень), проходит через фотодатчик, а само тело не задевает его;

-при замене тел полностью закручивайте фиксирующий винт, чтобы ось тела не проскальзывала в гнезде вала. В случае не вы- полнения этого условия, невозможно провести точные измерения.

3. В установке 1.18б следите, чтобы при замене тел нить не со- скакивала с блока фотодатчика.

ЗАДАНИЯ

К работе 1.18

Задание 1. Определение моментов инерции тел

1. Определить моменты инерции двух тел различной формы от- носительно их центра масс (выбор тел произволен). С этой целью измерить периоды Т0, Т и Тэт колебаний ненагруженного диска и диска с помещенным в его центр исследуемым и эталонным телом соответственно. Для этого:

•включить тумблер СЕТЬ блока управления;

•вывести диск из положения равновесия (на угол меньше 90°)

иотпустить;

•подождать минуту, чтобы установился стационарный режим колебаний диска;

•нажать клавишу СБРОС блока управления; на табло секун- домера высветятся нули (или горизонтальные черточки). После то-

62

го как диск совершит одно полное колебание, секундомер автома- тически измерит и покажет на табло период колебаний;

•занести результат измерения в заранее подготовленную табл. 1.18.3.

•проделать все перечисленные действия для каждого тела 10

раз.

Таблица 1.18.3

2. Записать в лабораторный журнал массу и размеры исследуе- мых тел. Масса тел выбита на них сверху, а необходимые размеры следует измерить с помощью штангенциркуля. Также записать в лабораторный журнал момент инерции эталонного тела.

Задание 2. Экспериментальная проверка теоремы Гюйгенса–Штейнера

1. Для обоих исследуемых тел определить их моменты инерции, помещая эти тела на диск 2 (см. рис. 1.18.1) на различных расстоя- ниях от оси диска. Выбрать для каждого из исследуемых тел не ме- нее пяти положений на диске 2 (исключая центральное).

Результаты измерений занести в заранее подготовленную табл. 1.18.4.

Первая строка табл. 1.18.4 заполняется для обоих исследуемых тел результатами измерений и вычислений из 3-й и 4-й строк табл. 1.18.3.

Для каждого тела и каждого положения проделать измерения периода 10 раз.

63

Таблица 1.18.4

К работе 1.18а

Задание 1. Определение моментов инерции шара, диска

исплошного цилиндра

1.Выберите одно из тел и закрепите его на вращающемся валу 1 (см. рис. 1.18.2). Если используется электронный секундомер интегрированный в фотодатчик, поместите треножник с исследуе- мым твердым телом так, чтобы лепесток, прикрепленный к нему, свободно проходил через фотодатчик.

2.Поверните исследуемое тело приблизительно на угол 60−90° от положения равновесия и отпустите его, предварительно нажав на кнопку «Set» фотодатчика. Электронный секундомер, интегри- рованный в фотодатчик, измерит период колебаний системы. Если используется ручной цифровой секундомер, то после запуска коле- баний дождитесь, когда тело достигнет крайнего положения (его скорость обратится в ноль) запустите секундомер; когда тело вер- нется в начальное положение, совершив пять полных колебаний, остановите секундомер.

3.Повторите измерения периода T (или 5 периодов – 5T в зави- симости от используемого секундомера) крутильных колебаний 10 раз и занесите результаты измерений в заранее подготовленную табл. 1.18.5.

4.Повторите задания пп. 1–3 для других исследуемых тел, за- нося данные измерений в табл. 1.18.5.

5.Запишите в лабораторный журнал момент инерции эталонно- го тела, указанный на установке.

64

Таблица 1.18.5

Задание 2. Измерение момента инерции стержня

сподвижными грузами

1.Закрепите на вращающемся валу стержень с симметрично расположенными подвижными грузами. Расположите грузы на та- ком расстоянии друг от друга, чтобы расстояние l (см. рис. 1.18.3), измеренное с помощью штангенциркуля составило 10 см.

2.С помощью штангенциркуля измерьте размер тел d1 и диа-

метр крепления стержня d2 . Результат занести в лабораторный журнал.

3.Измерьте период колебаний (или время 5 полных колебаний) стержня с грузами согласно пп. 2–3 предыдущего задания.

4.Располагая грузы симметрично относительно середины стержня на разных расстояниях l больше 10 см (с шагом 2 см), из- мерьте зависимость периода вращательных колебаний стержня с грузами от расстояния l, показанного на рис. 1.18.3. Проведите из- мерения для 8 различных значений l. Результаты занесите в заранее подготовленную табл. 1.18.6.

65