Ćwiczenie nr 16.

Temat: Sprawdzanie równania ruchu obrotowego przy pomocy zmodyfikowanego wahadła Oberbecka.

LITERATURA:

1. Podręczniki uniwersyteckie fizyki ogólnej (np.: A. Piekara „Mechanika ogólna”).

2. H. Szydłowski „Pracownia Fizyczna”.

3. Wahadła Oberbecka (II wersja) - instrukcja „CEZAS-u”.

2 . Momenty bezwładności brył jednorodnych. Twierdzenie Steinera.

ZAGADNIENIA KOLOKWIALNE:

1. Prawa dynamiki bryły sztywnej.

2. Momenty bezwładności brył jednorodnych. Twierdzenie Steinera.

ZADANIA:

1. Sprawdzić słuszność II zasady dynamiki ruchu obrotowego dla wahadła Oberbecka.

2. Wyznaczyć moment bezwładności przyrządu I względem osi tulei obrotowej. Przyjąć że:

gdzie:

I_T - moment bezwładności tulei

I_P - moment bezwładności pręta względem osi tulei

I_W - moment bezwładności walca nałożonego na pręt względem osi przechodzącej przez środek masy walca. równoległej do osi tulei obrotowej

m_W - masa walca nakładanego na pręt

d - odległość przeciwległych walców osadzonych na prętach

Moment bezwładności
wyznaczyć dwiema metodami

i porównać otrzymane wyniki .

WYKONANIE DOŚWIADCZENIA:

1. Wyznaczyć I₀ na podstawie pomiaru wymiarów geometrycznych przyrządu.

do pomiarów użyć mikromierza i suwmiarki. Gęstość materiału (żelazo) odczytać z tablic.

2. Nasadzić walce na pręty wahadła i ustawić je w równych, dość znacznych

odległościach od osi obrotu. Końce prętów zabezpieczyć nakrętkami !

Wprawić badany układ w ruch obrotowy. W tym celu na tuleję wahadła należy nawinąć nić (w jednej warstwie), przerzucić ją przez bloczek i obciążyć ciężarkiem o wyznaczonej uprzednio masie.

3. Sprawdzić czy przyrząd porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

W tym celu zmierzyć czas spadania ciężarka z 6-ciu różnych wysokości i na podstawie uzyskanych danych wykreślić zależność przebytej przez ten ciężarek drogi od kwadratu czasu.

4. Zmierzyć zależność czasu spadania ciężarka ze stałej wysokości od odległości przeciwległych walców nasadzonych na pręty wahadła. Pomiary

wykonać dla 6-ciu różnych odległości pomiędzy tymi walcami. Z analizy

wykresu wyznaczyć I₀ oraz m_W .

5. Sprawdzić zgodność wyników pomiarów I₀ przeprowadzonych w punktach

1 i 4.

6. W dyskusji niepewności pomiarowych wyznaczyć błędy maksymalne

mierzonych wielkości posługując się metodą różniczki zupełnej. Przy

opracowywaniu pomiarów punktu 3-go posłużyć się graficzną dyskusją

błędu.

Wskazówki praktyczne: stałość wysokości o której mowa w punkcie 4-tym najlepiej uzyskać poprzez każdorazowe nawijanie na tuleję przyrządu dokładnie tej samej liczby zwojów nici.

Przyrządy:

wahadło Oberbecka, waga laboratoryjna z kompletem odważników, przymiar liniowy, suwmiarka, śruba mikrometryczna, sekundomierz.

---