Sprawdzenie zasady zachowania energii całkowitej

Przyrządy:

1. Przyrząd do badania ruchu obrotowego , z trzema szpulami do nawijania linki, o średnicach:
   ,
   ,
   .

2. Obciążniki tarczy obrotowej.

3. Zestaw ciężarków z haczykami.

4. Linka.

5. Stoper.

Uwaga: Przyrząd do badania ruchu obrotowego jest urządzeniem delikatnym. Ćwiczenia wykonujemy z dużą ostrożnością - tak, by nie uszkodzić przyrządu. W szczególności tarczę należy zatrzymywać chwytając delikatnie za podstawę szpul do nawijania linki.

Przebieg pomiarów:

1. Wyznaczyć masę ciężarka
   .

2. Umieścić na tarczy obciążniki, zgodnie z instrukcjami prowadzącego zajęcia.

3. Do jednego z końców linki podwiesić ciężarek. Linkę przewiesić przez bloczek i zaczepić jej drugi koniec do uchwytu znajdującego się przy szpuli o promieniu
   , wskazanej przez prowadzącego zajęcia.

4. Nawinąć linkę na szpulę. Zwrócić uwagę, aby linka nawijała się na krążek tworząc pojedynczą warstwę oraz nie dotykała stołu poniżej bloczka.

5. Zmierzyć wysokość
   na jakiej znajduje się ciężarek nad podłogą.

6. Dokonać pomiaru wysokości
   na jakiej znajduje się ciężarek nad podłogą, gdy tarcza obróci się o kąt
   .

7. Ponownie nawinąć linkę na szpulę.

8. Zwolnić tarczę, włączając jednocześnie stoper. Dokonać pomiaru czasu, w którym tarcza obróci się o kąt
   . Zatrzymać stoper i tarczę. Zapisać zmierzony czasy
   .

9. Powtórzyć dwukrotnie czynności opisane w punktach 7-8. Obliczyć wartość średnią czasu obrotu tarczy
   .

10. Powtórzyć czynności wykonane w punktach 7-9 dla obrotów tarczy o kąt
    .

11. Z równań:

	, i , ,

obliczyć przyspieszenie kątowe
, siłę naprężenia linki
, moment siły naprężenia linki
, prędkość kątową tarczy
oraz prędkość liniową ciężarka
.

12. Powtórzyć czynności opisane w punktach 2-7 dla dwóch pozostałych bębnów na które nawijana jest linka oraz innych mas ciężarków napinających linkę, zgodnie z instrukcjami prowadzącego zajęcia.

13. Przedstawić na jednym wykresie zależność wartości przyspieszenia kątowego
    od przyłożonego momentu siły
    dla wszystkich badanych przypadków. Metodą regresji liniowej wyznaczyć moment bezwładności tarczy wraz z obciążnikami
    oraz wypadkowy moment sił oporu
    :

	,

14. Dla każdego badanego przypadku obliczyć :

• energię potencjalną ciężarka:
  

• energię kinetyczną ciężarka:
  

• energię kinetyczną tarczy:
  

• zmianę energii wewnętrznej układu:
  

w chwili początkowej oraz po każdym obrocie tarczy.

15. Przedstawić przemiany energetyczne na wykresie, osobno dla każdego z trzech przypadków.

---