skanuj0004 (387)

332

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

42.2. Opis układu pomiarowego

W ćwiczeniu wyznaczamy momenty bezwładności okrągłej tarczy metalowej o promieniu R = 15 cm. Wzdłuż jednego z jej promieni rozmieszczonych jest 5 otworów, każdy w odległości 3 cm od poprzedniego. Umożliwia to równoległe przesuwanie osi obrotu tarczy o znaną wartość d. Tarczę mocuje się na balansowym sprężynowym mechanizmie obrotowym. Tarcza odchylona z położenia równowagi o kąt do 90° i puszczona swobodnie wykonuje drgania harmoniczne jak wahadło torsyjne (ćwiczenie 40).

Okres drgań tarczy wyraża się wzorem:

(42.11)

gdzie:

/ - moment bezwładności tarczy względem zadanej osi obrotu,

D - stała zwana modułem skręcenia lub momentem kierującym zależna od budowy mechanizmu torsyjnego, w ćwiczeniu dla badanego układu D = 0,0255 Nm.

W ten sposób z pomiaru okresu drgań T można wyznaczyć moment bezwładności /.

Stanowisko wyposażone jest w fotokomórkę, za pomocą której można automatycznie

zmierzyć połowę okresu drgań, czyli 772.

42.3.    Przeprowadzenie pomiarów

1.    Zapoznać się z budową zestawu pomiarowego.

2.    Umocować tarczę na centralnym otworze i włączyć fotokomórkę.

3.    Obrócić tarczę o kąt 90°, nacisnąć na fotokomórce przycisk SET i puścić tarczę. Po wykonaniu przez układ pełnego drgania, odczytać na wyświetlaczu czas płowy okresu drgań 772. Czynność powtórzyć dziesięciokrotnie, obracając tarczę po 5 razy w prawą i lewą stronę.

4.    Zmienić położenie osi obrotu tarczy, mocując tarczę na kolejnych otworach odległych od środka masy o 3,6,9,12 cm i powtórzyć czynności z punktu 3, aby zmierzyć okresy drgań dla kolejnych położeń osi.

42.4.    Opracowanie wyników pomiarów

1.    Obliczyć dla każdego położenia osi średnie arytmetyczne wyznaczonych okresów drgań i ich niepewności standardowe w oparciu o wzór (W.7).

2.    Na podstawie zależności (42.11) obliczyć dla każdego położenia osi momenty bezwładności / wraz z ich niepewnościami złożonymi.

3.    Wykonać wykres / =f(d²). W eksperymencie d przyjmuje kolejno wartości: 0,3,6,9,12 cm. Nanieść punkty pomiarowe wraz z niepewnościami.