Temat: Wyznaczanie momentu bezwładności wahadła Oberecka

Cel

Celem pomiarów jest wyznaczanie momentu bezwładności przyrządu, zwanego wahadłem Oberbecka.

Wahadło Oerbecka składa się z korpusu w kształcie walca, który może się obracać wokół osi symetrii i zamocowanych do niego 4 prętów na których umieszczone są ciężarki. Położenie ciężarków może być zmieniane, co powodować będzie zmianę momentu bezwładności wahadła. W górnej części przyrządu znajduje się szpulka, na którą nawija się nić. Nić przerzuca się przez bloczek i obciąża ciężarkiem, a wtedy moment siły naciągu nici wprawia wahadło w ruch obrotowy.

d=3,5cm, Δd=0,1cm

m₁=49,9g

m₂=50,3g

m₃=49,6g, Δm=0,1g

Czas spadania

Wysokość h [cm] Δh=0,1cm	Masa m [g] Δm=0,1g	Czas t [s] Δt=0,01s	Wartości średnie czasu spadania Δt=0,023s
118,15	49,9	18,44 19,41 19,00	18,95
		100,2	12,41 12,00 12,43	12,28
		149,8	10,41 10,25 11,03	10,56
	88,15	49,9	15,65 16,41 16,32	16,13
		100,2	11,16 11,32 11,35	11,28
		149,8	8,75 8,85 8,53	8,71

Czas wirowania:

Wysokość h [cm] Δh=0,1cm	Masa m [g] Δm=0,1g	Czas T [s] ΔT=0,032s
98,15	49,9 100,2 149,3	48023,72 48047,53 54050,19

Zgodnie ze wzorami:
,
wyznaczamy dla każdej masy I i I₀.

Masa m [g] Δm=0,1g	Moment bezwładności I0 [kgm^2] ΔI0=0,0164	Moment bezwładności I [kgm^2] ΔI=0,013
49,9	145,9924	145,9340
100,2	122,9964	122,9595
149,8	135,6790	135,6519

Wnioski:

W tym przypadku im większa masa tym mniejszy moment bezwładności. Nie są to jednak wyniki zgodne z przewidywaniami, gdyż jak widać z ostatniego pomiaru momenty bezwładności nagle wzrosły.

W tym przypadku nie można stwierdzić, że I₀ jest różne od I, gdyż w granicach błędu są one takie same. W założeniach teoretycznych powinny się różnić; I₀ powinno być większe od I, jednak w tym przypadku czas spadania klocka jest dużo mniejszy (niemalże pomijalnie mały) w porównaniu do czasu swobodnego obrotu wahadła. Dlatego momenty bezwładności wychodzą niemal identyczne.

Siły oporu zmniejszają moment bezwładności wahadła

---