Ćwiczenie nr 18

Temat: Sprawdzanie twierdzenia Steinera za pomocą wahadła fizycznego.

Literatura:

  1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej (np. A. Piekara, Mechanika ogólna)

  2. T. Rewaj, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, PWN W-wa 1979

Zagadnienia kolokwialne:

  1. Zasady dynamiki bryły sztywnej.

  2. Drgania harmoniczne proste. Związek okresu drgań bryły z jej momentem bezwładności i momentem kierującym.

  3. Twierdzenie Steinera.

Zadania:

Wyznaczyć dwoma sposobami moment bezwładności I0 bryły (tarczy) względem osi prostopadłej do płaszczyzny tarczy przechodzącej przez jej środek masy. Porównać otrzymane wyniki.

Przebieg ćwiczenia:

  1. Zmierzyć średnicę tarczy D przy pomocy suwmiarki (UWAGA: w kolejnych pomiarach należy brać pod uwagę różne punkty obwodu tarczy).

  2. Zmierzyć odległości ri pomiędzy środkiem tarczy, a dziewięcioma osiami obrotu. W tym celu należy w otworze środkowym i w otworze odpowiadającym danej osi obrotu umieścić pręciki o jednakowej grubości i zmierzyć suwmiarką odległość pomiędzy pręcikami. Wyniki pomiaru należy zwiększyć (zmniejszyć) o grubość pręcika.

  3. Dla każdej z dziewięciu osi obrotu wyznaczyć czas ti dużej liczby (n=50) okresów wahań. Dzieląc ten czas przez liczbę wahań znaleźć okresy drgań Ti

dla poszczególnych osi.

  1. Wyniki pomiarów umieścić w tabelkach:

Tab. 1 Tab. II

Nr. osi

ri (m)

Ti (s)

Nr. pomiaru

D=2R (m)

1

2

3

.

.

9

Obliczenia:

  1. Obliczyć moment bezwładności I0 na podstawie danych eksperymentalnych z tabeli II. Określić błąd pomiaru.

  2. Posługując się wynikami pomiarów z tabeli I wyznaczyć moment bezwładności I0 wychodząc z twierdzenia Steinera. Określić błąd pomiaru.

  3. Porównać uzyskane wyniki. Sformułować wnioski.

Przyrządy: tarcza stalowa z podstawką, suwmiarka, sekundomierz.