Опис експериментальної установки

Експериментальна установка є приладом, що дозволяє з високим сту­пенем точності визначити період коливань математичного чи фізичного маятників за допомогою фотоелектричного датчика і універсального мші-секундоміра. На цьому приладі визначається час певної кількості повних коливань маятника, а період коливань розраховується за формулою:

. (11)

Порядок виконання роботи

Завдання 1

1. Нижній кронштейн з фотоелектричним датчиком встановити в нижній частині колонки, щоб верхня грань кронштейна показувала на шкалі дов­жину не менше 50 см.

2. Повертаючи верхній кронштейн, розмістити над фотоелектричним дат­чиком математичний маятник.

3. Обертаючи корбочку на верхньому кронштейні, встановити довжину маятника так, щоб кулька перетинала оптичну вісь фотоелектричного дат­чика.

4. Ввімкнути прилад перемикачем "Сеть".

5. Відхилитикулькуна2…3° від положення рівноваги.

6. Натиснути кнопку "Сброс".

7. Після підрахунку вимірювачем 10…15 коливань натиснути клавішу "Стоп". Записати кількість коливань п га відповідний їм час t.

8. Вимірювання повторити З…5 разів.

9. По шкалі колонки визначити довжину маятника .

ІО. Всі дані вимірювань внести до складеної таблиці.

Завдання 2

1. Відхилити кульку на 4…5° від положення рівноваги.

2. Повторити д.п. 6…8 завдання 1.

3. Відхилити кульку на 6…7° від положення рівноваги.

4. Повторити п.п. 6…8 завдання 1.

5. Відхилити кульку на 15…20° від положення рівноваги.

6. Повторити п.п. 6…8 завдання 1.

7. Дані вимірювань занести в таблицю.

Завдання З

1. Встановити кульку маятника з іншого матеріалу

2. Повторити п.п. 5…8 завдання 1 для двох різних матеріалів.

3. Дані вимірювань занести в таблицю.

Завдання 4

1. Встановити довжину маятника .

2. Повторити п.п. 2…10 завдання І.

Обробка результатів експерименту та їх аналіз

1. Використовуючи дані таблиці завдання 1, за формулою (11) знайти зна­чення періоду Т\ коливання математичного маятника.

2. За даними завдання 2 за формулою (11) знайти період коливання маят­ника для всіх досліджених кутів відхилення.

3. Результати співставити із значенням, одержаним в п.1. Зробити відпо­відні висновки.

4. За даними завдання 3 за формулою (11) знайти період коливання маят­ника зміненої маси.

5. Результат співставити із значенням, одержаним в п. 1. Зробити відповід­ні висновки.

6. За даними завдання 4 за формулою (11) знайти період коливання маят­ника довжиною.

7. Результат співставити із значенням, одержаним в п.1. Перевірити спра­ведливість співвідношення

Зробити висновки.

Додаткові завдання

1. Прийнявши для Вінниці =49° та h =250 м, за формулою (10) розра­хувати за формулою (1) знайти теоретичне значення періоду коливань маятника та співставити його з експериментальним значенням . Зробити висновок.

2. Взявши = 9,81 м/с² за формулою (4) знайти радіус Землі для м. Вінни­ці. Результат порівняти з .

Контрольні запитання

1. Гармонічяі коливання та їх характеристики.

2. Математичний маятник, закони його коливання.

3. Чому математичний маятник здійснює гармонічні коливання при малих кутах відхилення?

4. Наведіть приклади застосування маятників.

Задача №_1

W n/l		n	t, c	l, n	T, c
1	2-30	10	13.862	0.5	1.386
2	2-30	10	13.857	0.5	1.386
3	2-30	10	13.779	0.5	1.386

Задача №_2

W n/l		n	t, c	l, n	T, c
1	4-50	10	13.705	0.5	1.371
2	4-50	10	13.882	0.5	1.388
3	4-50	10	13.930	0.5	1.393
4	6-70	10	13.714	0.5	1.371
5	6-70	10	13.709	0.5	1.371
6	6-70	10	13.710	0.5	1.371
7	15-200	10	14.223	0.5	1.423
8	15-200	10	14.305	0.5	1.451
9	15-200	10	14.519	0.5	1.452

Задача №_1

W n/l		n	t, c	l, n	T, c
1	2-30	10	10.933	0.3	1.093
2	2-30	10	10.559	0.3	1.056
3	2-30	10	10.557	0.3	1.056

Дм

Дм

Дм

При малих выдхилення выд положення рывноваги яким не перевишають 7-8⁰ маятник здійснюэ гармонічні коливання. В цьому випадку період колевань визначиться по формулі і означає, що період коливань маятника. На даній лабораторній роботі ми вивчаємо св-во сиг. и визначаєм відносною ди ел-кую пронизуємість тіла не зависить від кута наклону а тільки від длінни маятника. Для всіх кутів період одинаковий. Далі збільшення кута відхиляє період нагинає збільшується.

Дм

Перевіримо

відносна похибка.

Висновок: в даній лабораторній роботі я вивчив закони гармонічних коливань математичного маятника і впевнився в їх справедливості, для длінни маятника

а

Теоретичні розрахунки співпадають з експерементальними.

6