4. Методика измерения.
Для определения
ускорения свободного
падения (табличное
значение
)
в работе
наблюдают
незатухающие
колебания физического
маятника
и определяют время
t и
количество колебаний
маятника N
за это время.
Из формулы
периода колебаний
(8) ускорение
свободного падения равно:
(9)
Период колебаний определяется по формуле
(10)
В работе физическим маятником является металлический однородный стержень, который колеблется вокруг оси, проходящей через его конец, потому:
,
(11)
где
- длина стержня.
Момент инерции стержня относительно оси ОО' по теореме Штейнера равен
,
где
- момент
инерции
стержня
относительно оси,
проходящей через центр
тяжести:
Тогда момент инерции относительно оси 00' равен:
(12)
Подставим формулы (10), (11), (12) в формулу (9) и получим расчетную формулу для ускорения свободного падения:
(13)
5. Порядок выполнения работы.
1. Измерить линейкой длину стержня lС.
2. Отклонить маятник от положения равновесия на угол α <10° и отпустить.
3. Пропустить (1-2) колебания и включить секундомер.
4. Отсчитать (20 - 30) колебаний и выключить секундомер. Определить время этих колебаний. Провести измерения 3 раза и результаты занести в таблицу. По средним значениям измеренных величин определить среднее значение ускорения свободного падения по формуле (13)
№ |
N |
T, c |
|
|
|
|
Примечания |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
5. Определить относительную погрешность косвенного измерения ускорения свободного падения по формуле:
,
,
а также абсолютную
погрешность косвенного
измерения по
формуле:
.
Результаты занести в таблицу.
6. Контрольные вопросы.
1. Какое движение называется колебательным?
2. Какие колебания называются свободными? В любом случае свободные колебания являются незатухающими?
3. Какие колебания называются гармоничными, являются ли они периодическими?
4. Что представляет собой физический маятник?
5. Запишите и объясните дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний физического маятника.
6. Запишите уравнение свободных незатухающих колебаний физического маятника. Дайте определение амплитуды, фазы, частоты и периода колебаний.
7. В чем заключается методика измерения ускорения свободного падения в данной работе?
8. Какие величины в работе определяются прямыми, а какие косвенными измерениями?
9. По каким формулам в работе определяются ускорение свободного падения и погрешность его измерения?
7. Приборы и оборудование.
Физический маятник со шкалой, секундомер, линейка.
8. Литература
Кучерук І.М. та інші. "Загальний курс фізики". Київ, "Техніка", 1999 - т. 1, §§10.1,10.2,10.5.
Савельев И.В. "Курс общей физики ". М., "Наука", 1982 - т. 1, §§ 49, 52, 53, 54.