Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia 1

Temat ćwiczenia: Wyznaczenie momentu bezwładności ciał metodą wahadła fizycznego i sprawdzenie twierdzenia Steinera.

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs:

Wykonawca:

Imię i Nazwisko nr indeksu, wydział

Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina

Numer grupy ćwiczeniowej

Data oddania sprawozdania:

Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego zajęcia ............................................................

Celem ćwiczenia jest poznanie ruchu obrotowego bryły sztywnej oraz doświadczalne sprawdzenie twierdzenia Steinera poprzez określenie zależności małych drgań fizycznego wahadła grawitacyjnego od momentu bezwładności badanych ciał względem osi środkowej.

Moment bezwładności to miara bezwładności ciała w ruchu obrotowym względem określonej, ustalonej osi obrotu. Im większy moment, tym trudniej zmienić ruch obrotowy ciała, np. rozkręcić dane ciało lub zmniejszyć jego prędkość kątową.

Twierdzenie Steinera mówi, że różnica momentów bezwładności względem dwóch różnych osi, których jedna przechodzi przez środek masy ciała, równa jest iloczynowi masy ciała i kwadratu odległości d między tymi osiami:

1. Cel ćwiczenia

1. Doświadczalne potwierdzenie twierdzenia Steinera;

2. Wyznaczanie momentu bezwładności pierścienia względem osi środkowej i osi obrotu.

2. Spis przyrządów

1. Stojak z metalową pryzmą do zawieszenia metalowych ciał;

2. Metalowy pierścień;

3. Waga laboratoryjna;

4. Suwmiarka;

5. Stoper;

3. Przebieg ćwiczenia

1. Schemat układu pomiarowego

2. Tabela pomiarowa

lp	m	Δm	r	Δr	rśr	R	ΔR	Rśr	t	tśr	T	ΔT
	[kg]	[kg]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[s]	[s]	[s]	[s]
1.	0,2203	0,001	47,95	0,05	47,6	61,5	0,05	61,42	67,1	67,4	0,674	0,13
2.									47,35						61,5			67,3
3.									47,65						61,5			67,6
4.									47,75						61,25			67,4
5.									47,15						61,5			67,4
6.									47,75						61,25			67,6

m - masa krążka;

Δm - niedokładność pomiaru;

r - promień wewnętrzny pierścienia;

Δr - niedokładność pomiaru średnicy wewnętrznej pierścienia;

r_śr - średni promień wewnętrzny;

R- promień zewnętrzny pierścienia;

ΔR_śr - niedokładność pomiaru średnicy zewnętrznej pierścienia;

R_śr - średni promień zewnętrzny;

t - czas 100 wahnięć pierścienia;

t_śr - średni czas 100 wahnięć pierścienia;

T - czas potrzebny do jednego wahnięcia;

ΔT - średnia niedokładność pomiaru jednego wahnięcia;

I - moment bezwładności wyliczony ze wzoru tablicowego;

ΔI - niepewność momentu bezwładności wyliczonego ze wzoru tablicowego;

I_O - moment bezwładności względem osi O;

ΔI_O - niepewność momentu bezwładności względem osi O;

I_S - moment bezwładności wyliczony z twierdzenia Steinera;

ΔI_S - niepewność momentu bezwładności wyliczonego z twierdzenia Steinera;;

L - odległość między osiami obrotu;

3. Wzory

4. Obliczenia

5. Wnioski

- Moment bezwładności pierścienia wyliczony ze wzoru tablicowego wynosi I=

- Moment bezwładności pierścienia wyliczony z twierdzenia Steinera wynosi: I_S=

Twierdzenie Stainera jest poprawne gdyz wynik zawiera się w bledzie,w którym jest obarczony wynik który liczyłem za pomocą tego twierdzenia. Z małego wyniku wynika że ruch i kąt nachylenia naszego pierścienia jest łatwo zmienić.

---