Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4624 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Донбасский государственный технический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
Методичка по Физике.pdf
Скачиваний:
96
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
6.24 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

Описания лабораторных работ

Колебания и волны

ПРОТОКОЛ

 

 

измерений к лабораторной работе № 65

Выполнил(а)_____________________

Группа__________________

Кпротоколу приложить;

1.Осциллограмму синусоидального напряжения.

2.Осциллограмму фигур Лиссажу, указав для каждой фигуры установленную на генераторе частоту − f y.

Дата________

Подпись преподавателя___________________

186

Колебания и волны

Описания лабораторных работ

Лабораторная работа №66

ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Цель работы: Измерить ускорение свободного падения с помощью физического маятника.

Приборы и принадлежности: маятник, секундомер, приспособление для определения центра масс маятника.

Общие положения

Физическим маятником называется твердое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания относительно неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр масс.

Используемый в работе физический маятник состоит из металлического стержня с опорными призмами R1 и R2 и чечевицами D1 и D2 , которые можно

R1

 

 

закреплять в любом месте стержня (рис.1 ).

 

 

Период колебаний физического маятника:

 

 

 

D1

 

a

 

Τ = 2π

 

J

 

 

,

 

 

(1)

 

 

 

 

mga

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где J – момент инерции маятника относительно оси коле-

 

 

 

 

 

баний;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

 

 

m – масса маятника;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

a – расстояние от точки подвеса до центра масс.

 

 

 

a

 

Момент инерции маятника относительно оси колеба-

R2

 

 

 

 

ний рассчитывается по теореме Штейнера:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J = Jc + ma2 ,

 

 

(2)

Рисунок 1

 

 

где Jc – момент инерции маятника относительно оси, прохо-

 

 

 

 

 

дящей через центр масс параллельно оси колебаний.

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Τ = 2π

J

c

 

+ ma2

.

(3)

 

 

 

 

 

 

mga

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если маятник подвесить на опорную призму R1, то его период колебаний

 

 

 

 

 

Τ1 = 2π

J

 

 

+ ma

2

(4)

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mga1

 

 

 

 

Если перевернуть маятник и подвесить его на опорную призму R2 , то пе-

риод колебаний станет равным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Τ2 = 2π

 

J

 

 

+ ma

2

(5)

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mga2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

187

Описания лабораторных работ

 

 

 

Колебания и волны

Проведя математические преобразования, получим:

 

 

 

mga Τ2 = 4π2 (J

c

+ ma2 );

mga

Τ2

= 4π2

(J

c

+ ma2 ).

1 1

1

2

2

 

 

2

Вычтем из первого равенства второе:

mg(a1Τ12 − a2Τ22 )= 4π2m(a12 − a22 ).

Из полученного соотношения найдем ускорение свободного падения

 

4π2

(a2

− a2 )

 

 

g =

 

 

 

1

 

2

 

.

(6)

a Τ

2

− a Τ2

 

 

 

 

1

1

 

2

2

 

 

 

Период колебаний Т определяют экспериментально, измеряя время t, за которое совершается N колебаний:

T =

t

.

(7)

 

 

N

 

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1.Какова цель работы?

2.Какие величины в работе измеряются непосредственно?

3.Запишите формулу, по которой в этой работе рассчитывается ускорение свободного падения. Поясните смысл обозначений.

Выполнение работы

1.Установить чечевицы D1 и D2 на разных расстояниях от середины маятника.

2.Определить центр масс системы, пользуясь специальным приспособлением, имеющимся на рабочем месте. Измерить а1 и а2 .

3.Подвесить маятник на призму R1 и измерить при помощи секундомера время N полных колебаний (N 20÷30). При этом отклонение нижнего конца маятника от положения равновесия не должно превышать 2−3 см.

4.Снять маятник, подвесить его на призму R2 и измерить время N полных колебаний.

5.Сместить одну из чечевиц маятника на 2−3 см (расстояние от середины маятника до чечевиц должно быть разным). Повторить измерения согласно пп. 2, 3, 4 при новом расположении чечевиц.

6.Сместить другую чечевицу маятника на 2−3 см (расстояние от середины маятника до чечевиц должно быть разным). Повторить измерения согласно пп. 2, 3, 4 при новом расположении чечевиц.

Оформление отчета

1.Расчеты

1.Рассчитать периоды колебаний T1 и T2 маятника для каждого опыта по формуле (7).

2.Рассчитать ускорение свободного падения g для каждого опыта по формуле

188

Колебания и волны

Описания лабораторных работ

(6). Найти среднее значение g .

3.Рассчитать доверительный интервал как для прямых измерений.

4.Найти относительную погрешность измерений. Результат записать в стан-

дартном виде:

g = g ± g

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1.Какие колебания называются гармоническими? Запишите уравнение гармонических колебаний.

2.Какой маятник называется физическим? Запишите формулу периода колебаний физического маятника. Поясните смысл обозначений.

3.Сформулируйте теорему Штейнера. Запишите формулу.

4.При каких условиях колебания физического маятника можно считать гармоническими?

5.Сравните полученное значение ускорения свободного падения с табличным. Сделайте вывод.

189

Описания лабораторных работ

Колебания и волны

ПРОТОКОЛ измерений к лабораторной работе № 66

Выполнил(а)_____________________

Группа__________________

№

a1,

a2,

N

t1,

t2,

T1,

T2,

g,

п/п

см

см

 

с

с

с

с

м/с2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

среднее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дата________

Подпись преподавателя___________________

190

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности