3.Контрольные вопросы

1. Гармонические колебания - уравнение и характеристики.

2. Что называется приведенной длиной физического маятника?

3. Выведите рабочую формулу для периода колебаний физического маятника.

4. Почему амплитуда колебаний маятника при измерениях его периода колебаний должна быть небольшой?

5. Как сдвинуты по фазе скорость и перемещение точки при свободных колебаниях?

6. С какой максимальной точностью можно определить период колебаний маятника в данной работе?

7. Какие величины необходимо измерить для определения положения центра тяжести маятника?

Лабораторная работа № 2.2

определение ускорения силы тяжести при помощи физического маятника

Цель работы: исследуя колебания физического маятника, определить ускорение силы тяжести.

Приборы и принадлежности: физический маятник, секундомер, метровая линейка.

1.вывод рабочих формул и описание установки

Ускорение силы тяжести g зависит от географической широты и высоты над поверхностью земли, и в районе Восточноукраинского национального университета g  9,81 м/с².

В данной работе используется обратимый оборотный физический маятник, описанный в лабораторной работе № 2.1. Для такого маятника

, поэтому , откуда .

В этом случае моменты инерции

2.порядок выполнения работы

1. Зафиксировать ролики на стержне несимметрично-так, чтобы один находился вблизи конца стержня, а другой вблизи его середины.

2. Ножи маятника закрепить по обеим сторонам центра тяжести полученной системы таким образом, чтобы они были обращены друг к другу лезвиями. Один из них поместить вблизи свободного конца стержня, а второй на половине расстояния между роликами.

3. Закрепить маятник на вкладыше верхнего кронштейна на ноже, находящемся вблизи конца стержня.

4. Повернуть и поднять верхний кронштейн так, чтобы физический маятник располагался над датчиком.

5. Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком переместить так, чтобы стержень маятника пересекал оптическую ось.

6. Отклонить маятник на 4-5⁰ от положения равновесия и отпустить.

7. Нажать кнопку сброс. После подсчета 9 полных колебаний нажать кнопку «СТОП» и определить время 10 полных колебаний t₁.

8. Определить период колебаний T₁: T₁=t₁/10.

9. Снять маятник, перевернуть и закрепить его на втором ноже.

10. Нижний кронштейн с фотоэлектрическим датчиком переместить таким образом, чтобы маятник пересекал оптическую ось.

11. Отклонить маятник на 4-5⁰ от положения равновесия, определить период колебаний Т₂ и сравнить результат с Т₁.

12. Если Т₂>Т₁, то второй нож переместить в направлении ролика, находящегося на конце стержня; если Т₂<Т₁, - то в направлении середины стержня. Размещение роликов и первого ножа не менять.

13. Повторно измерить период Т₂ и сравнить его с Т₁.

14. Изменять положение второго ножа до момента получения равенства Т₂=Т₁ с точностью 0,5%.

15. Снять маятник, положить его на треугольную призму и, добившись его равновесия, измерить расстояние от центра тяжести до ножевых опор l₁ и l₂, а также расстояние между точками подвеса l.

16. Вычислить ускорение силы тяжести: , где T = (T₁+T₂)/2.

17. Определить моменты инерции маятника (масса маятника указана на чечевице):

18. Вычислить погрешности прямых и косвенных измерений. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

n

t1, c

Δt1, c

εt1, %

Τ1, c

ΔΤ1, c

Τ1, %

t2, c

Δt2, c

εt2, %

T2, c

ΔT2, c

εT2, %

1

2

3

4

5

ср

3.КОНТРОЛЬНЫЕ вопросы

1. Гармонические колебания - уравнение и характеристики.

2. Каковы условия возникновения собственных гармонических колебаний?

3. Что называется приведенной длиной физического маятника?

4. Выведите формулу для периода колебаний физического маятника.

5. Почему амплитуда колебаний маятника при измерениях его периода колебаний должна быть небольшой?

6. Как сдвинуты по фазе скорость и перемещение точки при свободных колебаниях?

7. Какие величины необходимо измерить для определения g?

8. От чего зависит точность определения g в данной работе?

лабораторная работа № 2.3