Определение момента инерции твердого тела. Лабораторная работа №3 для студентов
Определение момента инерции твердого тела
Цель работы: определить момент инерции крестовины с грузами, используя
законы динамики вращательного движения и сохранения энергии.
Приборы и принадлежности: маятник Обербека, грузы, линейка, секундомер,
штангенциркуль.
Теоретическое введение
Момент инерции твердого тела I является физической величиной,
характеризующей инертность тела при
вращательном движении.
Для тела, имеющего постоянную плотность р, момент инерции может быть
определён путем интегрирования:
Момент инерции не зависит от
характера движения, а зависит от размеров, формы и плотности тела.
Момент инерции твердого тела во вращательном движении выполняет ту же
роль, что и масса тела при поступательном движении.
Проектирование машин и механизмов, имеющих вращающиеся при работе
детали, ведется с учетом моментов инерции этих деталей.
Для однородного тела правильной геометрической формы момент инерции
может быть вычислен теоретически (1). При сложной форме тела и
неравномерном распределении плотности вещества в нем теоретическое
вычисление момента инерции может быть достаточно
сложной задачей. В этих случаях момент инерции определяют опытным путем. В
настоящей работе определяется момент инерции крестовины маятника Обербека
методом вращения.
Подвижная часть маятника Обербека (крестовина) состоит из двухступенчатого
блока, насаженного на ось, и четырех спиц с одинаковыми цилиндрическими грузами
с массами m1. Грузы m1 можно перемещать, закрепляя в том или ином положении,
меняя этим момент инерции крестовины.
Центр тяжести системы должен находиться на оси вращения. Крестовина приводится в
движение при помощи груза массой т, прикрепленного на нити, накрученной на шкив.