3.2.Порядок выполнения работы без использования компьютера

1.Внесите в таблицу 1 (см. образец отчета) данные о средствах измерения (линейка и секундомер). Определите длину подвеса математического маятника l и приведенную длину оборотного маятника l₀, измерив линейкой расстояние от подвеса до середины шарика и расстояние между двумя призмами оборотного маятника на Вашей лабораторной установке.

2.Приведите в движение один из маятников и секундомером измерьте период его колебаний, фиксируя момент прохождения им вертикального положения в определённом направлении (не менее 6 раз).

3.Результаты измерений запишите в таблицу 2 (см. образец отчета).

4.Повторите пп. 2-3 для другого маятника. Результаты измерений запишите в таблицу 3.

5.Используя полученные результаты, определите ускорение свободного падения _kдля каждого из пяти опытов как для математического, так и для физического (оборотного) маятников.

6.Найдите средние значения ускорения свободного падения для этих экспериментов (< _м>и < _ф>).

7.Используя правила оценки погрешностей косвенных измерений, определите погрешности оценок ускорения свободного падения для этих экспериментов ( _ми  _ф).

4. Обработка результатов измерений

• Расчет случайной погрешности

Среднеквадратическое отклонение:

= ........... м/с² ,

где n - число измерений.

........... м/с² ,

где - коэффициент Стьюдента, определенный для доверительной вероятности р=0,95 ( =2,77 для n=5).

• Расчет систематической погрешности

,

где - предел основной погрешности линейки, l – длина подвеса (приведенная длина) маятника, - предел основной погрешности датчика времени (при использовании компьютера =0,01 с), предел основной погрешности секундомера (при работе без компьютера), - среднее значение периода измерений (см. электронную таблицу – рис.4).

• Расчет абсолютной погрешности

8.Запишите, используя правила округления, окончательный результат работы в виде

_м = < _м>± _м,м/с²

_ф = < _ф>± _ф,м/с²

9.Сравните полученные результаты и сформулируйте вывод.

10.Оформите отчет по лабораторной работе (Приложение А).

5. Контрольные вопросы

1. Дайте определение колебательного процесса.

2. Дайте определения для основных параметров колебаний.

3. Что такое гармонические колебания?

4. Что такое математический маятник?

5. Что такое физический маятник?

6. Что такое оборотный маятник?

7. Что называется приведенной длиной физического маятника?

8. Напишите уравнение движения при гармонических колебаниях.

9. Выведите формулу для периода колебаний математического маятника.

10. Выведите формулу для периода колебаний физического маятника.

6. Список рекомендуемой литературы

Ивлиев А.Д. Физика: Учебное пособие для вузов. СПб: Лань, 2008. 671 с.

Ивлиев А.Д. Физика. Квантовая механика. Физика атомов и молекул. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц: учеб. пособие для вузов. Екатеринбург : Издательство УГТУ-УПИ, 2005. 247 с.

Ивлиев А.Д. Классическая механика. Специальная теория относительности. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика: учеб. пособие для вузов. Екатеринбург : Издательство УГТУ-УПИ, 2004. 617 с.

Ивлиев А.Д. Физика: Классическая механика. Специальная теория относительности. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика: учеб. пособие для вузов. Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2005. 617 с.

Арсентьев В. В [и др.] Курс физики. В 2 т. Т. 1: учебник для вузов. СПб.  Лань, 2007. 572 с.

Приложение А

Форма отчета по лабораторной работе

ОТЧЕТ

по лабораторной работе 2

Измерение ускорения свободного падения с помощью

математического и физического маятников

студент ______________

группа _______________

Дата ________________

Преподаватель _____________

РГППУ

2013

1.Расчетные формулы:

Ускорение свободного падения, определённое с помощью математического маятника:

,

где – длина подвеса (расстояние от точки подвеса до центра шарика), - период колебаний.

Ускорение свободного падения, определённое с помощью физического маятника:

где - приведенная длинаоборотного маятника (расстояние между соответствующими ребрами призм (осями колебаний)).

2.Средства измерений и их характеристики.

Таблица1.

Средство измерения, его тип и номер	Цена деления шкалы	Предел измерения	Предел основной погрешности
Линейка
Секундомер*

*-при выполнении работы без использования компьютера.

Математический маятник: …….мм.

Физический маятник: =……мм.

3.Результаты измерений и математическая обработка результатов измерений.