- •1. Статистическая обработка результатов эксперимента Физические измерения
- •Погрешности физических измерений
- •Оценка величины систематической погрешности
- •Оценка погрешности при прямых однократных измерениях
- •Оценка величины случайной погрешности
- •Оценка погрешности при прямых многократных измерениях
- •Оценка погрешности косвенных измерений
- •1.1. Определение погрешности прямого многократного
- •1.2. Определение погрешности косвенного измерения удельного сопротивления. (Лабораторная работа 2) Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Вычисление погрешности измерения удельного сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •2. Кинематика и динамика поступательного движения тел
- •2.1. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда. (Лабораторная работа 3)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Проверка второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда. (Лабораторная работа 4)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Задание 1. Проверка закона пути .
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. (Лабораторная работа 5)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Подготовка прибора к измерениям
- •3. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела
- •3.1. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека. (Лабораторная работа 6)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •4. Закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии
- •Удар – совокупность явлений, связанных со значительными изменениями скорости тела за малый промежуток времени (тысячные доли секунды).
- •В качестве меры механического взаимодействия тел при ударе служит импульс силы за время удара:
- •4.1. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью прибора Гримзеля. (Лабораторная работа 7)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Удар шаров. (Лабораторная работа 8)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Определение момента инерции и проверка закона сохранения энергии с помощью маятника Максвелла. (Лабораторная работа 9)
- •Теория метода и описание прибора
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5. Закон изменения момента импульса и закон сохранения момента импульса
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Изучение прецессии гироскопа. (Лабораторная работа 11)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6. Механические колебания. Физический маятник
- •6.1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. (Лабораторная работа 12)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Определение ускорения свободного падения с помощьюмаятника универсального. (Лабораторная работа 13)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
6.1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. (Лабораторная работа 12)
Приборы и принадлежности: оборотный маятник, секундомер.
Теория метода и описание прибора
Зная период колебаний физического маятника и его приведенную длину lпр, ускорение свободного падения рассчитаем по формуле
. (6.9)
В работе используется оборотный маятник (рис. 6.2), который является частным случаем физического маятника.
На металлическом стержне 3 жестко закреплены опорные призмы 1 и 2 и находящаяся между ними чечевица 4. Чечевица 5 может перемещаться по шкале 6 и закрепляться в нужном положении винтом. Расстояние между призмами постоянно (l0 = 730 мм).
При перемещении чечевицы 5 по стержню изменяются периоды колебаний Т1 и Т2 (на ребрах призм 1 и 2 соответственно).
При некотором положении чечевицы 5 периоды Т1 и Т2 оказываются равными. В этом случае lпр1=lпр2=l0 (расстояние между призмами). Подставляя l0 и Т=Т1=Т2 в формулу (6.9), можно найти g.
Чтобы найти указанное положение чечевицы 5 на шкале 6, нужно найти зависимость Т1 и Т2 от положения (r) чечевицы 5, т.е. построить график Т1=Т1(r) и Т2=Т2(r). Пересечение этих графиков и даст искомое положение чечевицы 5.
Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
Подвесить маятник на призме 1.
Закрепить чечевицу 5 на делении 0 по шкале 6.
Отклонить маятник от положения равновесия на угол не более 3 ÷ 5 градусов и отпустить. С помощью секундомера измерить время t1 пятидесяти (или ста) колебаний.
Перевернуть маятник на призму 2 и измерить время t2 пятидесяти (или ста) колебаний, как в пункте 3.
Вновь перевернуть маятник на призму 1.
Передвинуть чечевицу 5 на 1,5 см по шкале 6 и провести измерения t1 и t2 согласно пунктам 3, 4 и 5.
Повторить аналогичные измерения при перемещении чечевицы 5 через каждые 1,5 см по всей шкале 6.
Результаты измерений свести в табл. 6.1.
Таблица 6.1
n |
50 (100) | |||||||||||
r, см |
0 |
1,5 |
3,0 |
4,5 |
6,0 |
7,5 |
9,0 |
10,5 |
12,0 |
13,5 |
15,0 |
16,5 |
t1, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построить графики t1(r) и t2(r) на одном рисунке, откладывая по горизонтальной оси r (положение чечевицы 5 на шкале 6), а по вертикали – t1 и t2.
По точке пересечения графиков t1(r) и t2(r) определить время t0=t1=t2 и рассчитать ускорение свободного падения по формуле
. (6.10)
Контрольные вопросы
Сформулируйте цель работы.
При каких условиях колебания маятника можно считать гармоническими?
Что такое физический маятник?
Выведите формулу для периода колебаний физического маятника.
Что такое приведенная длина физического маятника? Как она зависит от момента инерции, массы и расстояния между точкой подвеса и центром тяжести маятника?
Как устроен оборотный маятник?
Как определяется g с помощью оборотного маятника?
Сделайте выводы по работе.