З адание

Определение массы груза с помощью пружинного маятника.

1. Ознакомьтесь с экспериментальной установкой (рис.8) и правилами работы с секундомером.

2. Определите время своей реакции. Для этого быстро включите и выключите секундомер. Полученное значение используйте в качестве систематической погрешности измерения времени.

3. Подвесьте на пружине груз известной массы.

4. Вызовите вертикальные колебания груза небольшой амплитуды (2 – 3 см).

5. Измерьте время, за которое груз совершает 40 колебаний.

6. Опыт повторите 3 раза.

7. Определите период колебаний груза.

8. Рассчитайте погрешность периода с учетом случайной и систематической погрешностей.

9. Подвесьте на пружине груз неизвестной массы.

10. Проделайте действия, аналогичные пп. 4 – 8. По окончании измерений снимите груз с пружины.

11. Рассчитайте массу неизвестного груза, определите ее погрешность.

Определение ускорения свободного падения с помощью маятника.

1. С помощью штангенциркуля измерьте диаметр шарика, закрепленного на нити.

2. Установите расстояние от шарика до отверстия фиксатора l₁=10см.

3. Вызовите колебания маятника небольшой амплитуды (1 – 2 см).

4. С помощью секундомера измерьте время, в течение которого маятник совершает N=20 полных колебаний.

5. Проделайте 15 измерений, в каждом новом опыте увеличивая длину нити l_i на 2-3см.

6. Результаты измерений длины маятника l_i и его периода колебаний T_i занесите в таблицу 1.

№ п/п	li, мм	N	ti, c	Ti, c	Ti2, c2
1.
2.
…
15.

4. По данным таблицы 1 постройте график зависимости T² от l. Для этого отложите точки на графике T²(l) и проведите через них наилучшую прямую. При проведении прямой нужно следить за тем, чтобы на каждом достаточно большом ее участке экспериментальные точки располагались как выше, так и ниже прямой.

5. Продолжите прямую до пересечения с осью ОХ. Найдите значение l₀ и оцените его погрешность. ( См. методическое пособие по обработке результатов).

6. Сравните значение l₀ с радиусом шарика. Сделайте вывод о том, до какой точки надо измерять длину нити, чтобы прямая проходила через начало отсчета.

7. Определите угловой коэффициент наклона прямой к оси ОХ: .

8. Найдите ускорение свободного падения g: .

9. Рассчитайте стандартную погрешность _k при определении параметра k: , где n - полное число точек на графике. ( См. методическое пособие по обработке результатов).

10. Рассчитайте погрешность измерения g: .

11. Окончательный результат представьте в виде: .

Контрольные вопросы.

1. Что такое период, амплитуда, фаза колебаний?

2. Как связаны между собой координата, скорость, ускорение при колебаниях?

3. С какой частотой происходят колебания кинетической энергии маятника?

4. Для одного из опытов рассчитайте натяжение нити в крайней точке и при прохождении положения равновесия.

5. Изменится ли период колебаний, если на нить той же длины повесить больший шарик?

6. Какое допущение в теории приводит к тому, что период колебаний маятника не должен зависеть от амплитуды колебаний?

7. Как должен влиять момент инерции шарика на период колебаний?

Рекомендуемая литература.

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. I. Механика.- М.: Наука, 1979.

2. Стрелков С. П. Механика.- М.: Наука, 1975, 560 с.

3. Методическое пособие по обработке результатов измерений, Мн., МГЭУ, 2005, 36 с.

Литература, использованная при подготовке пособия.

1. Физика: задание №4 для 11-х классов (2002-2003 учебный год). Сост.: В.И.Чивилев, - М.: МФТИ, 2002, 32 с.

2. Стрелков С. П. Механика.- М.: Наука, 1975, 560 с.

3. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. т.3/ под ред. Г.С.Ландсберга,-М.: «Шрайк», 1995 – 608 с.

4. Лабораторный практикум по общей физике: Учебное пособие. т.1/ А.Д.Гладун, Д.А.Александров, Ф.Ф.Игошин и др., под ред. А.Д.Гладуна. -М.: МФТИ, 2004 – 316 с.

5. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевнч, А. С. Боровик-Романов и др.- М.: Сов. энциклопедия. Т. 1. Аронова – Бома эффект – Длинные линии. 1988. 704 с, ил.

12