Фізико-математична освіта (Apr 2025)
ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ ПО ПЕРЕВІРЦІ СПІВВІДНОШЕННЯ КОМПОНЕНТІВ ТЕНЗОРА ІНЕРЦІЇ ТОНКОЇ ПЛАСТИНИ
Abstract
Формулювання проблеми. Для студентів першого курсу технічного університету при вивченні теми «Динаміка твердого тіла» в курсі фізики одним з найбільш складних є поняття тензор моменту інерції. Експериментальне визначення компонентів цього тензора та перевірка зв’язку між його діагональними компонентами для тонкої пластини повинно поліпшити розуміння цього поняття. В умовах дистанційного навчання проблема проведення експерименту по зазначеній вище темі може бути вирішена при дослідженні крутильних коливань із застосуванням легко доступного обладнання. Матеріали і методи. Дослідження ґрунтується на аналізі програми курсу фізики для студентів бакалаврату технічного університету, огляді літературних джерел по темі дослідження. В умовах дистанційного навчання параметри крутильних коливань твердого тіла можна визначати використанням монофілярного підвісу та смартфона з MMS гіроскопом, у якому встановлений застосунок PhyPhox або ж Physics Toolbox Suite. Підвісом може слугувати тонкий сталевий чи мідний дріт, гумова нитка або ж інші. Результати. Експериментальне визначення періодів крутильних коливань смартфона відносно різних осей показало, що незалежно від матеріалу пружної нитки виконується співвідношення з похибкою, що не перевищує 6%. Цей результат є підтвердженням співвідношення між діагональними компонентами тензора моменту інерції тонкої пластини . Висновки. Дослідження крутильних коливань при проведенні домашнього експерименту з використанням простого обладнання дозволяє з достатньою точністю перевірити виконання співвідношення між компонентами тензора моменту інерції тонкої пластини, роль якої виконує смартфон, оснащений MMS гіроскопом. Застосований спосіб підвішування смартфона на пружній нитці дозволяє також визначати моменти інерції відносно осей, які не співпадають з осями симетрії та сформувати у студентів правильне уявлення про вектор кутової швидкості.
Keywords
