- •Лабораторные работы введение Величины
- •Измерения
- •Правила вывода единиц из формул:
- •Погрешности
- •Порядок вычисления погрешностей результатов измерения физической величины
- •Определение цены деления многопредельного прибора.
- •Лабораторная работа №1. Проверка объединенного газового закона. (уравнение газового состояния).
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Определение удельной теплоты парообразования.
- •I. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •I. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Контрольные вопросы первого и второго уровня.
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения методом капель.
- •1.Теоретическое введение.
- •Определение электроемкости конденсатора.
- •1. Теоретическое введение.
- •Определение удельного сопротивления проводника.
- •1.Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Лабораторная работа № 7. Определение внутреннего сопротивления и эдс источника электрического тока.
- •1.Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •7.Измерительные приборы вольтметр и амперметр15.
- •Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на ее зажимах.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Контрольные вопросы
- •Определение электрохимического эквивалента меди.
- •1.Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Изучение электрических свойств полупроводникового диода.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Изучение устройства и работы трансформатора.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Исследование цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности и конденсатор. Повышение коэффициента мощности.
- •1 .Теоретическое введение.
- •2.Ход работы.
- •Определение показателя преломления стекла.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •«Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки».
- •Теоретическое введение.
- •2.Ход работы:
- •Проверка законов освещенности.
- •Теоретическое введение.
- •Ход работы.
- •«Исследование линейчатых спектров испускания».35
- •1. Теоретическое введение и описание установки.
- •Лабораторная работа №18. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.
- •1. Теоретическое введение.
- •При малых углах отклонения математического маятника колебания будут
- •2. Ход работы.
- •Определение фокусного расстояния линзы.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Изучение фотоэффекта.
- •1. Теоретическое введение.
- •2. Ход работы.
- •Определение показателя преломления с помощью дисперсионного рефрактометра.3
- •1. Теоретическое введение.
- •2 Среда
- •2. Ход работы.
Лабораторная работа №18. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.
Приборы и принадлежности, используемые в работе:
1. Математический маятник (шарик, нерастяжимая нить).
2. Штангенциркуль.
3. Секундомер.
Цель работы:
Научиться с помощью математического маятника, с наибольшей точностью, определять ускорение свободного падения.
1. Теоретическое введение.
Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой, нерастяжимой нити. В положении равновесия, когда маятник висит по отвесу, сила тяжести уравновешивается силой натяжения нити .При отклонении маятника из положения равновесия на некоторый угол появляется касательная составляющая силы тяжести F=-mg sin (рис. 1). Знак «минус» в этой формуле означает, что касательная составляющая направлена в сторону, противоположную отклонению маятника.
Математический маятник, -угловое отклонение маятника от положения равновесия, х =L -смещение маятника по дуге (Рис. 1).
Если обозначить через х линейное смещение маятника от положения равновесия по дуге окружности радиуса L, то его угловое смещение будет равно = x / L. Второй закон Ньютона, записанный для проекций векторов ускорения и силы на направление касательной, дает:
= F = -
Это соотношение показывает, что математический маятник представляет собой сложную нелинейную систему, так как сила, стремящаяся вернуть маятник в положение равновесия, пропорциональна не смещению х, а .
Только в случае малых колебаний, когда приближенно можно заменить на x / L математический маятник является гармоническим осциллятром, т. е. системой, способной совершать гармонические колебания.
Практически такое приближение справедливо для углов порядка 15-20°; при этом величина отличается от x / L не более чем на 2 %.
Колебания маятника при больших амплитудах не являются гармоническими.
Для малых колебаний математического маятника второй закон Ньютона записывается в виде:
Таким образом, тангенциальное ускорение a маятника пропорционально его смещению х, взятому с обратным знаком. Это как раз то условие, при котором система является гармоническим осциллятором. По общему правилу для всех систем, способных совершать свободные гармонические колебания, модуль коэффициента пропорциональности между ускорением и смещением из положения равновесия равен квадрату круговой частоты:
Эта формула выражает собственную частоту малых колебаний математического маятника.
Следовательно,
На практике приближенно в качестве математического маятника можно взять шарик, подвешенный на легкой, нерастяжимой нити. Размеры шарика должны быть малы по сравнению с длиной нити. Шарик должен быть тяжелым, тогда нить можно считать невесомой.
При малых углах отклонения математического маятника колебания будут
гармоничными. Период колебаний при этом не зависит от амплитуды колебаний и от массы маятника. Он выразится формулой:
(1),
где Т - период колебания маятника, L- длина маятника, g - ускорение свободного падения в том месте, где находится маятник.
Из формула (1) видно, что измерив опытным путем период колебания маятника и его длину, можно определить ускорение свободного падения:
(2)