Методика экспериментов и обработка результатов измерений
Задание 1: определить значение ускорения свободного падения g с помощью математического маятника.
1. Зарисуйте таблицу 8.1.
2. Снимите физический (оборотный) маятник с верхнего кронштейна.
3. Установить нижний кронштейн с фотодатчиком в крайнее нижнее положение шкалы так, чтобы плоскость кронштейна, окрашенная в синий цвет, совпала с одной из рисок шкалы.
4. Установить верхний кронштейн таким образом, чтобы шарик математического маятника оказался в рабочей зоне фотодатчика. При помощи устройства 10 добиться такого положения шарика, при котором его центральная риска будет совпадать по высоте с риской на фотодатчике.
5. По шкале вертикальной стойки определите длину математического маятника . Результаты занесите в таблицу.
6. Нажмите кнопку «СЕТЬ» блока.
7. Приведите математический маятник в колебательной движение, отклонив металлический шарик на угол примерно 5-6 градусов, одновременно нажав кнопку «ПУСК» на блоке.
8. По показанию таймера определите значение времени 20 колебаний маятника, нажав кнопку «СТОП». Занесите значение t в таблицу.
9. Определите значение периода колебаний маятника по формуле: (n – число колебаний).
10. Определите значения Т2 и запишите в таблицу.
11. Повторите п.п.5-10 для 10 разных значений .
12. Постройте график зависимости T2 от и по нему определите угловой коэффициент , и рассчитайте значение g.
13. Определите погрешность полученного значения g.
Таблица 8.1
, м | t, с | , с2 | |
1. … 10. |
Задание 2: определить значение ускорения свободного падения g с помощью физического (оборотного) маятника.
1. Зарисуйте таблицу 8.2.
Таблица 8.2
n = 10 | |||||
t1, с | T1,с | t2, с | T2,с | T1/T2 | |
… | |||||
= , м |
2. Укрепите призматическую опору 12 на расстоянии около 120 мм от конца стержня 11 физического (оборотного) маятника и два груза 13 в положениях, обозначенных на рис. 8.3.
3. Подвесьте физический маятник на одной из призматических опор. Поверните верхний кронштейн на 180 градусов так, чтобы стержень маятника находился в рабочей зоне фотодатчика.
4. Отклоните маятник на угол примерно 5-6 градусов, нажмите кнопку «ПУСК» на блоке и без толчка отпустите маятник. По показанию таймера определите значение времени 10 колебаний маятника, нажав кнопку «СТОП». Определите значение периода колебаний маятника по формуле: T1 = t1/n.
5. Поверните маятник и подвесьте его на другой призматической опоре.
6. Отклоните маятник на угол примерно 5-6 градусов, нажмите кнопку «ПУСК» на блоке и без толчка отпустите маятник. По показанию таймера определите значение времени 10 колебаний маятника, нажав кнопку «СТОП». Определите значение периода колебаний маятника по формуле: T2 = t2/n.
7. Перемещением призматических опор и грузов на стержне добейтесь примерного совпадения периодов колебания маятника при его качании на обеих призматических опорах с точностью не более 0,5% (T1/T2<0,995).
8. Определите расстояние между опорными гранями двух призматических опор при помощи линейки и вычислите ускорение свободного падения g по формуле (8.10).
9. Определите погрешность полученного значения .
10. Сравните найденные значения g с табличным значением и сделайте вывод.
Задание 3: определить положение центра масс физического маятника.
1. Установите грузы 13 в произвольном положении на стержне 11 физического (оборотного) маятника (рис. 8.3).
2. Определите периоды колебаний оборотного маятника Т1 и Т2 в соответствии с п.п. 3-6 задания 2 (сначала на одной призматической опоре, затем перевернув его).
3. Определите расстояние от точки подвеса до центра масс по формуле: , где L – расстояние между призматическими опорами (измерьте при помощи линейки).
Контрольные вопросы
1. Что называется математическим и физическим маятниками?
2. При каких условиях колебания этих маятников являются гармоническими?
3. Получите дифференциальное уравнение гармонических колебаний математического маятника.
4. Получите дифференциальные уравнения затухающих и незатухающих колебаний физического маятника.
5. Напишите решение дифференциального уравнения затухающих колебаний и представьте его графически.
6. Что такое приведенная длина физического маятника?
7. Как определяется графически g и Dg для математического и физического маятников?
Дата добавления: 2015-03-03; просмотров: 577;