- •Физика.
- •Содержание
- •Измерение физических величин и математическая обработка результатов измерений Понятие об измерении
- •Классификация измерений
- •Классификация погрешностей
- •Систематические погрешности, оценка их величины
- •Случайные погрешности прямых измерений
- •Суммирование погрешностей
- •Правила округления погрешности и результата измерения
- •Погрешности косвенных измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение ускорения силы тяжестипри свободном падении тела
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение ускорения свободного падения при помощи оборотного физического и математического маятников
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки.
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции твердого тела при помощи крутильного маятника
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции тел с помощью маятника Максвелла
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Изучение законов вращательного движения с помощью маятника Обербека
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение средней длинны свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом падающего шарика (метод Стокса)
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение показателя адиабаты газа
- •Краткая теория
- •Устройство экспериментальной установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение изменения энтропии
- •Краткая теория
- •Устройство экспериментальной установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
Обработка результатов измерений
Расчет ускорения свободного падения и оценка его погрешностей с помощью полученных результатов для математического маятника
Для каждой длины lматематического маятника определить соответствующий периодколебаний.
Формулу (3.10) запишем в следующем виде:
.
Из полученного выражения следует, что графиком функции является прямая, проходящая через начало координат с угловым коэффициентом, численно равнымg. Для построения графика заполните таблицу 3.3.
Таблица 3.3
l, (м) |
|
|
|
|
|
, (c2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Построив график , проверьте, подтверждается ли на опыте линейная зависимость. Ускорение свободного падениянайдите как угловой коэффициент построенной зависимости.
По данным каждого опыта рассчитайте , найдите абсолютную случайную погрешность каждого измеренияи среднюю абсолютную погрешность, затем относительную случайную погрешность.
Для расчета полной погрешности найдите максимальную систематическую относительную погрешность (при минимальном значенииТ) и(при минимальном значенииl), гдеи– систематические абсолютные погрешности измеренийTиl, определяемые по шкалам соответствующих измерительных приборов.
Полная относительная погрешность будет определена как:
Полная абсолютная погрешность определяется из соотношения для относительной погрешности. Таким образом
,
Окончательно полученный результат записывается в виде:
.
Расчет ускорения свободного падения и оценка его погрешностей с помощью полученных результатов для оборотного маятник
Используя формулу (3.21) и полученные данные периода Тоборотного маятника и измеренного расстояния (l1+l2), вычислите ускорение свободного паденияg.
Найдите погрешности, с которыми определены Ти (l1+l2). Оцените относительную погрешность
.
Запишите выводы из полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Объясните понятия «колебание», «гармоническое колебание», «свободные колебания», «вынужденные колебания», «затухающие колебания», «гармонический осциллятор».
2. Запишите уравнение гармонических незатухающих колебаний, сформулируйте определения основных параметров таких колебаний: амплитуда фаза, начальная фаза, период, частота колебаний, циклическая частота и ее зависимость от периода и частоты.
3. Что представляют собой пружинный, математический и физический маятники?
4. Выведите динамическое уравнение гармонических колебаний на при мере пружинного маятника, математического и физического маятников, и запишите решения этих уравнений.
5. Выведите формулу для определения периода колебаний пружинного, математического и физического маятникв.
6. Объясните понятие « квазиупругая сила». Каковы коэффициенты «квазиупругости» для математического и физического маятников?
7. Запишите законы скорости и ускорения для гармонических колебаний.
8. Как вычисляются кинетическая и потенциальная энергии при гармонических колебаниях?
9. Объясните особенности незатухающих и затухающих колебания с точки зрения изменения их механической энергии.
10. Что представляет собой оборотный физический маятник?
11. Как с помощью математического маятника определить ускорение свободного падения?
12. Как с помощью оборотного физического маятника определить ускорение свободного падения?
13. Как из формулы периода физического маятника получить формулу для определения периода математического маятник?
14. Что понимают под приведенной длиной физического маятника?
15. Сформулируйте теорему Штейнера. Как используется эта теорема в данной работе?
16. Выведите формулы для определения приведенной длины и периода колебаний для однородного стержня относительно оси, проходящей через его конец и перпендикулярной стержню.