ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Форма звіту до лабораторної роботи 114.

1. Завдання.

2. Рисунок установки.

3. Робочі формули з розшифруванням величин.

4. Формули для обчислення похибок:

.

5. Результати вимірювань та обчислень: ; .

№п\п
1-5                      
с/зн                      

; ; 5.

Аналогічно для .

6. Кінцевий результат:

; ; 5.

; ; 5.

7. Висновки.


Лабораторна робота 115. ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ 3А ДОПОМОГОЮ ФІЗИЧНОГО МАЯТНИКА

 

Завдання:визначити експериментально прискорення вільного падіння.

Приладдя: оборотний фізичний маятник, секундомір, металева тригранна призма, масштабна лінійка.

Теоретичний матеріал, який потрібно засвоїти під час підготовки до виконання роботи: момент сили; момент інерції; момент імпульсу; основний закон динаміки обертального руху; теорема Штейнера; гармонічні коливання; фізичний маятник; період коливання фізичного маятника; зведена довжина фізичного маятника; оборотний маятник; прискорення вільного падіння, його залежність від висоти і географічної широти.

 

Література:

1. § 22, с.62-66; § 36, с.95-96; § 64, с.168-172.

2. § 2.5-2.6, с.34-39; § 4.1-4.4, с.52-62; § 4.6, с.66-68; § 9.5, с.126-128.

3. § 10.1, с.104-105; § 15.1, с.144-147; § 9.9, с.89-93.

4. § 6.2-6.3, с.125-131; § 10.5, с.220-223.

 

Опис установки.Установка (рис. 1) змонтована на основі 1 з чотирма ніжками, висоту яких можна змінювати (вирівнювати установку). До основи при-кріплена колонка 2, на якій зафіксовано верхній і нижній кронштейни. До верхнього крон-штейна на вмонтованих вкладках підвішують оборотний фізичний маятник, а до нижнього – фотоелектричний датчик 3. Оборотний маятник виконаний у вигляді сталевого стрижня 4, на якому пересуваються і фіксуються дві металеві призми 5 для підвісу маятника в прямому та оберненому положенні й два тягарі 6 (сочевиці).

Ідея роботи та виведення робочої формули.

Період коливання фізичного маятника описує формула

,(1)

де І – момент інерції маятника відносно осі, що проходить через точку його підвісу, m – маса маятника, d – відстань від точки підвісу до центра мас маятника, g – прискорення вільного падіння (рис.2).

Як відомо, період коливання математичного маятника описує формула

, (2)

де l– довжина нитки підвісу математичного маятника.

Довжину такого марема-тичного маятника, який має однаковий період із даним фізичним маятником, називають зведеною довжиною фізичного маятника.

Прирівнявши (1) і (2), отримаємо вираз для зведеної довжини фізичного маятника

l = I / md (3)

На практиці зведену довжину фізичного маятника визначають віддалю між точкою підвісу маятника і його центром коливання. Ці дві точки лежать на одній прямій із центром мас маятника та розміщені по обидва боки від нього. Точки мають властивість спряженості, тобто, якщо перевернути маятник і його центр коливання зробити точкою підвісу, то попередня точка стане центром коливання, а період коливання маятника матиме попереднє значення.

Знайшовши дві такі точки, навколо яких маятник коливається з однаковим періодом, і вимірявши період та відстань між цими точками, можна за формулою (2) визначити прискорення вільного падіння:

. (4)

Оскільки домогтися повної однаковості періодів дуже важко, то Бесель довів, що прискорення g можна отримати простіше i з тією ж точністю, якщо періоди коливань маятника в прямому й оберненому положеннях збігаються лише приблизно.

Нехай маятник підвішений у прямому положенні, тоді період його коливань

, (5)

де І0 – момент інерції маятника відносно осі, яка проходить через його центр мас, d1 – відстань від точки підвісу до центра мас маятника, а I=I0+md12 згідно теореми Штейнера.

Якщо маятник підвісити в оберненому положенні, то

 

. (6)

У формулах (5) i (6) d1 і d2 – відстані від центра мас маятника до першої i другої призм, причомуd1 + d2=l– відстань між призмами.

Тепер зведемо формули (5) та (6) до вигляду

; (7)

 

(8)

і прирівняємо праві частини цих рівнянь, урахувавши, що l=d1+d2. Звідси отримаємо робочу формулу

 

(9)

 

 

Порядок виконання роботи

1. Встановити сочевиці i призми згідно з варіантом, який задає викладач.

2. Виміряти час десяти повних коливань маятника в прямому й оберненому положеннях та обчислити відповідні періоди коливань Т1 і Т2. Виконати аналогічні вимірювання для всіх положень верхньої призми, які вказані у варіанті. Щоб уникнути промахів, кожне вимірювання повторити п’ять разів.

3. Обчислити середні значення періодів для прямого Т1 та оберненого Т2 положень маятника і побудувати графіки залежності цих періодів від положення верхньої призми h.

4. Координата точки перетину графіків по осі абсцис дає відстань h0, на яку потрібно встановити верхню призму i знову виконати по п’ять разів вимірювання періодів Т1 i Т2.

5. Якщо періоди коливань маятника в прямому та оберненому положенні збігаються з точністю 0,01 с, то потрібно зняти маятник із підвісу, покласти його на тригранну металеву призму і, знайшовши положення центра мас, виміряти відстані d1 і d2.

6. Обчислити значення g за робочою формулою (9) і оцінити точність отриманого результату.

 

Контрольні запитання

1. Що називають прискоренням вільного падіння?

2. Від чого, чому i як залежить прискорення вільного падіння?

3. Що називають математичним маятником?

4. Що називають фізичним маятником?

5. Запишіть рівняння руху фізичного маятника та виведіть формулу для періоду його коливань.

6. Що називають зведеною довжиною фізичного маятника?

7. Які коливання називають гармонічними?

8. За яких умов фізичний маятник буде оборотним?

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти