Описание установки и методики эксперимента

Прибор состоит из махового колеса, насаженного на вал, и отсчетной линейки. Вал установлен на шарикоподшипниках. На него наматывают шнурок, к концу которого крепится груз.

Если в результате движения до полного разматывания шнурка груз проходит расстояние h₁, то это значит, что в начальный момент движения система обладала запасом потенциальной энергии W_n=mgh₁ Потенциальная энергия расходуется на преодоление сил трения f и увеличение кинетической энергии системы - падающегогруза и вращающегося маховика.

(4.3.)

где - работа по преодолению силы трения;

- кинетическая энергия груза;

- кинетическая энергия маховика.

Уравнение (3.3.) относится к тому моменту времени, когда груз находится в нижнем положении.

Силу трения можно вычислить, исходя из следующих соображений: вращаясь по инерции, маховое колесо поднимает груз на высоту h₂< h₁ Убыль потенциальной энергии равна работе по преодолению силы трения

Отсюда (4.4.)

Так как движение системы равноускоренное, то из уравнений равноускоренного движения без начальной скорости ( V₀=0), скорость груза в момент t равна

(4.5.)

а высота h₁, на которую опустился груз за время t:

(4.6.)

α - ускорение груза.

Из уравнений (4.5.) и (4.6.) скорость груза в момент времени равна

(4.7.)

Угловая скорость ω махового колеса связана с линейной скоростью уравнением:

(4.8.)

где r - радиус вала, на который намотана нить.

Используя (4.7.) и (4.8.) получим:

(4.9.)

Подставляя (4.4.), (4.7.) и (4.8.) в формулу (4.3.) после преобразований получаем окончательно:

(4.10.)

Измерения сводятся к нахождению h₁, h₂, t.