Описание установки и методов измерений

Установка включает в свой состав: ос­нование,вертикальную стойку, математический и физический маятники, имеющие узлы подвеса на верхнем кронштейне, кронштейн для установки фотодатчика, фотодатчик, для регистрации периода колебаний физического и математического маятников; электронный блок управления, включающий счётчик колебаний и секундомер.

Основание снабжено тремя регулируемыми опорами и зажи­мом для фиксации вертикальной стойки.

Вертикальная стойка выполнена из металлической трубы, на ко­торую нанесена миллиметровая шкала.

Математический маятник имеет бифилярный подвес, выполненный из капроновой нити, на которой подвешен груз в виде металлического шарика, и устройство для изменения длины подвеса маятника.

Рис. 2

Физический маятник (рис. 2) имеет жесткий металлический стержень 1 с рисками через каждые 10 мм для отсчета длины, две призматические опоры 2, которые устанавливаются в рабочем положении на V-образные опоры штатива, два груза 3 и 4 с возможностью перемещения и фиксации по всей длине стержня. Положение фиксированного груза 4 подобрано так, чтобы с помощью регулировочного груза 3, смещая его на расстояние х, можно было добиться равенства Т₁ и Т₂ в прямом и обратном положении маятника.

Расстояние между опорными призмами l₀ = 245 мм. Масса физического маятника равна 0,8329 кг.

Узлы подвески математического и физического маят­ников расположены на диаметрально противоположных сторонах кронштейна относительно вертикальной стойки.

Кронштейн имеет зажим для крепления на вертикальной стойке и элементы фиксации фотодатчика.

Установка работает от электронного блока ФМ 1/1.

При проведении измерений используются штангенциркуль и призма балансировки.

Один из методов определения момента инерции маятника относительно оси, проходящей через опорную призму, сводится к определению периода колебаний Т маятника относительно этой оси, массы m и расстояния d от центра тяжести до оси (см. формулу (6) для Т_ф). В этом случае момент инерции маятника вычисляется по формуле

(8)

Положение центра тяжести определяется с помощью призмы балансировки.

Кроме этого метода на практике часто используют метод определения момента инерции по приведённой длине физического маятника. Приведённую длину находят из опыта, подбирая такой математический маятник, который колеблется синхронно с данным физическим маятником. Определив длину математического маятника l_п и измерив m и d, находят момент инерции по формуле

(9)