6 Порядок виконання роботи

6.1 Провести три – п’ять вимірів показів приладу – часу удару кульок і знайти його середнє значення.

6.2 Виміряти довжину нитки , діаметр кульки і обчислити відстань від точки підвісу до центру кульки: .

6.3 Виміряти кути відхилення нитки від положення рівноваги і за формулою (5.5) знайти швидкість першої кульки в момент удару.

6.4 Визначити за формулою (5.7) середню силу удару.

6.5 Проаналізувати результати і зробити висновки. Таблицю для запису результатів вимірів та розрахунків зробити самостійно.

7 ЗВІТ ПОВИНЕН МІСТИТИ

7.1 Номер і тему лабораторної роботи.

7.2 Мету лабораторної роботи.

7.3 Результати вимірів і розрахунків.

7.4 Висновок.

8 ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

8.1 Записати закон збереження імпульсу для абсолютно пружного і недружнього удару кульок.

8.2 В чому відмінність законів збереження енергії для абсолютно пружного і недружнього удару кульок.

8.3 Виведіть формулу для визначення сили удару кульок.

8.4 Поясніть, чому після удару перша кулька зупиняється?

8.5 Чому сили, що виникають при ударі, великі?

9 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

9.1 Кінетична енергія механічної системи ( Л.1. П 6. , с.12).

9.2 Потенціальна енергія пружно деформованого тіла (Л.1. П 7.3. с.15).

9.3 Закон збереження механічної енергії. Дисипація енергії. Закон збереження і перетворення енергії (Л.1. П 8. , с.15

10 ЛІТЕРАТУРА

10.1 Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. 1990.

10.2 Лопатинський І.Є. Курс фізики. Підручник. – Лвів : Афіша, 2003.

10.3 Чолпан П.П. Фізика: Підручник. – К.: Вища шк., 2004.-567с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Вимірювання частоти методом фігур ліссажу

1 МЕТА РОБОТИ

Отримати на екрані осцилографа фігури Ліссажу.

2 ЗАВДАННЯ

2.1 Отримати на екрані фігури Ліссажу.

2.2 Визначити частоту дослідження сигналу.

3 ОБЛАДНАННЯ

3.1 Осцилограф.

3.2 Генератор Л31.

3.3 Макет генератора досліджуваних сигнал

4 ВКАЗІВКИ НА ТЕОРЕТИЧНИЙ МАТЕРІАЛ

4.1 Додавання взаємно перпендикулярних коливань [Л1.с.227]

5 ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Розглянемо результат додавання двох гармонічних коливань однакової частоти , що відбуваються у взаємно перпендикулярних напрямках вздовж осей та . Для спрощення , початок відліку вибираємо так, щоб початкова фаза першого коливання дорівнювала нулеві, та запишемо:

(1)

де  - різниця фаз коливань;

А і В – амплiтуди коливань, що додаються.

Рівняння траєкторії результуючого коливання знаходиться виключенням з виразу (1) параметра t. Запишемо коливання, що додаються у вигляді

та замінимо у другому рівнянні cost на та sint на , отримаємо після нескладних перетворень рівняння еліпса, вісі якого орієнтовані відносно координатних осей довільно:

(2)

Так як траєкторія результуючого коливання має форму еліпса, то такі коливання мають назву еліптично поляризованими.

Орієнтація осей елiпса та його розміри залежать від амплiтуд коливань, що додаються та різниці фаз . Роздивимось деякі випадки, що уявляють фізичну цікавість:

1) (m = 0, ±1, ±2, …)

В даному випадку еліпс вироджується у відрізок прямої: (3)

де знак «+» відповідає нулеві та парним значенням m (рис. 1а), а знак «-» - непарним значенням m (рис. 1б). Результуюче коливання є гармонічним коливанням з частотою

 та амплітудою яке здійснюється вздовж прямої, яка складає з вiссю x кут .

В даному випадку маємо справу з лінійно поляризованими коливаннями.

Рис.1а Рис.1б

2), m=0, ±1,±2,… В даному випадку рівняння приймає вигляд (4)

Це рівняння еліпса, вісі якого співпадають з вісями координат, а його півосі дорівнюють відповідним амплітудам (рис. 2)

Рис. 2

Крім того, якщо А=В, то еліпс перетворюється в окружність. Такі коливання мають назву циркулярно поляризованими коливаннями.

Якщо частоти взаємно перпендикулярних коливань, що додаються різні, то замкнена траєкторія результуючого коливання складна.

Замкнуті траєкторії, прокреслені точкою, що виконує два взаємно перпендикулярних коливання, називаються фігурами Ліссажу. Форма цих кривих залежить від співвідношення амплітуд, частот і різниці фаз коливань, що складаються. На рис. 3 надані фігури Ліссажу для різних співвідношень частот (вказано зліва) і різниці фаз (зверху).

За виглядом фігур можна визначити невідому частоту по відомій або визначити відношення частот коливань, що додаються. Тому аналіз фігур Ліссажу - це метод, що широко використовується для дослідження відношень частот і різниці фаз коливань, що додаються, а також форми коливань.

Рисунок 3

Для спостереження фігур, на осцилограф на горизонтально-відхиляючи пластини попадає змінна напруга розгортки. На вхід вертикального підсилювача подається напруга, частоту якої потрібно виміряти. Коли частота генератора точно відповідає частоті напруги, що вимірюється, то на екрані електронно-променевої трубки осцилографа з'явиться нерухоме зображення.

Якщо вимірювані відхиляючі напруги мають синусоїдальну форму, то це зображення є кругом, еліпсом або відрізком прямої. При іншому характері(формі) напруги (прямокутної та ін.) зображення на екрані отримаємо схиленим.

Якщо одна із частот, що порівнюється, є ціле кратне другій частоті, то отримаємо прості фігури

(рис. 3)

При подачі гармонічного сигналу у канал У на екрані осцилографа отримаємо фігури Ліссажу. Змінюючи частоту генератора, отримаємо нерухому фігуру. При цьому частота сигналу, що досліджується Fc буде дорівнювати або кратна частоті генератора Fx:

де m-кількість точок перетину фігури Ліссажу горизонтальною лінією.