Ćwiczenie nr 18

Temat: Sprawdzanie twierdzenia Steinera za pomocą wahadła fizycznego.

Literatura:

1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej (np. A. Piekara, Mechanika ogólna).

2. T. Rewaj, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, PWN W-wa 1979

3. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch - Pierwsza pracownia fizyczna- przewodnik
   Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 1995

4. C. Kittel, W.D. Knight, M.A. Ruderman „Mechanika”, PWN

Warszawa 1975

5. A. K. Wróblewski, J.A.. Zakrzewski „Wstęp do fizyki” t. 1, PWN Warszawa 1984

6. H. Szydłowski - „Pracownia fizyczna”

7. D. Halliday, R. Resnick - Fizyka t. 1, PWN Warszawa 1984

8. T. Dryński - Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Zasady dynamiki bryły sztywnej.

2. Drgania harmoniczne proste. Związek okresu drgań bryły z jej momentem bezwładności i momentem kierującym.

3. Twierdzenie Steinera.

Zadania:

1. Wyznaczyć dwoma sposobami moment bezwładności I₀ bryły (tarczy).
   względem osi prostopadłej do płaszczyzny tarczy przechodzącej przez jej
   środek masy. Porównać otrzymane wyniki.

2. Sprawdzenie twierdzenia Steinera.

Przebieg ćwiczenia:

1. Zmierzyć średnicę tarczy D i grubość h przy pomocy suwmiarki. Obliczyć jej masę. Gęstość stali ρ = 7,8 ∙ 10 ³ kg/m^3.
   Uwaga: W kolejnych pomiarach D i h należy brać pod uwagę różne punkty obwodu tarczy.

2. Zmierzyć odległości r_i pomiędzy środkiem tarczy, a dziewięcioma osiami obrotu. W tym celu należy w otworze środkowym i w otworze odpowiadającym danej osi obrotu umieścić pręciki o jednakowej grubości i zmierzyć suwmiarką odległość pomiędzy pręcikami. Wyniki pomiaru należy zwiększyć (zmniejszyć) o grubość pręcika.

3. Dla każdej z dziewięciu osi obrotu wyznaczyć czas t_i dużej liczby (n=50) okresów wahań. Dzieląc ten czas przez liczbę wahań znaleźć okresy drgań T_i

dla poszczególnych osi.

4. Wyniki pomiarów umieścić w tabelkach:

Tab. 1 Tab. II

Nr. osi	ri (m)	Ti (s)		Nr. pomiaru	h (m)	D=2R (m)
1 2 3 . . 9

Obliczenia:

1. Obliczyć moment bezwładności I₀ względem osi prostopadłej do płaszczyzny tarczy przechodzącej przez jej środek (na podstawie danych eksperymentalnych z tabeli II):

2. Określić błąd pomiaru (np.: metodą różniczki zupełnej).

3. Posługując się wynikami pomiarów z tabeli I wyznaczyć moment bezwładności I₀ wychodząc z twierdzenia Steinera:
   
   

G - przyspieszenie ziemskie.

4. Określić błąd pomiaru.

5. Porównać uzyskane wyniki. Sformułować wnioski.

Przyrządy:

Tarcza stalowa z podstawką, suwmiarka, sekundomierz.

---