Хід роботи
Існують різні конструкції оборотного маятника. На рис. 3 показана одна з них, яка використовується в роботі. Маятник складається зі стального стержня, довжина якого більша метра. На стержні жорстко закріплені опорні стальні призми N, N' та стальна чечевиця В, яка знаходиться між ними. Друга стальна чечевиця D знаходиться на одному з кінців стержня, вона може рухатися вздовж стержня і закріплюватися в потрібному положенні.
Рис. 3
Прискорення сили тяжіння за допомогою такого фізичного маятника можна визначити таким способом. При зміщенні чечевиці D необхідно домогтись збігу періодів коливань навколо точок підвішування N та N' (для чого необхідно перевернути маятник). Призми N та N' закріплені асиметрично відносно центра мас С. Тому при збігу періодів коливань відстань між ними дає зведену довжину маятника L, яка дорівнює відстані між призмами:
.
Вимірявши L, період коливань Т можна розрахувати за формулою (16).
1. Провести не менше 3 серії дослідів для визначення g.
2. Виміряти період коливань в кожній серії дослідів не менше 5 разів, визначаючи кожний раз час 40.. .50 коливань.
3. Вимірявши L, визначити g за формулою (16).
Обробка результатів експерименту та їх аналіз
1. Розрахувати абсолютну та відносну похибки вимірювань g.
2. Порівняти одержані результати з табличними даними та проаналізу-вати їх.
Додаткове завдання
1. Дослідити залежність періоду коливань Т від величини а (див.рис.2), побудувати та проаналізувати графік Т = f(а).
2. Користуючись теоремою Штейнера, довести співвідношення L=L' (див.рис.3).
Контрольні запитання для допуску до виконання лабораторної роботи
Мета роботи.
При яких умовах коливальна система буде здійснювати коливання?
В яких умовах коливання будуть одновимірними?
Які обмежувальні умови накладаються на обертові сили, під дією яких здійснюються коливання?
Яке диференціальне рівняння гармонічних коливань називається лінійним?
Записати та пояснити диференціальне рівняння гармонічних коливань.
Записати та пояснити розв’язок диференціального рівняння гармонічних коливань.
Як можна визначити швидкість гармонічних коливань матеріальної точки або твердого тіла?
Як можна визначити прискорення гармонічних коливань матеріальної точки або твердого тіла?
Що таке амплітуда коливань?
Що таке період коливань? Чому дорівнює період коливань математичного маятника? Поясніть всі фізичні величини.
Що таке власна циклічна частота гармонічних коливань?
Що так фізичний маятник?
Як можна одержати диференціальне рівняння гармонічних коливань фізичного маятника?
Які коливання маятника називаються ізохорними?
Що таке зведена довжина фізичного маятника?
Контрольні запитання до захисту лабораторної роботи
За допомогою якого маятника – математичного чи фізичного, одержують більш точні значення прискорення земного тяжіння?
Як практично можна виміряти зведену довжину фізичного маятника?
Чому кут відхилення фізичного маятника від положення рівноваги має бути обмеженим?
Для яких цілей в цій роботі використовують теорема Штейнера?
Як можна розраховувати абсолютну та відносну похибки вимірювань прискорення земного тяжіння?
Які фактори лабораторної установки найбільш суттєво впливають на величини похибок?