Порядок выполнения работы
1. Приготовить в лабораторном журнале по одной таблице по форме табл. 14 и табл. 15.
Задание 1. Определение момента инерции маятника и модуля кручения его подвески
1. Грузы m0 установите на горизонтальном стержне маятника на минимальном расстоянии l от оси вращения. Измерьте 2l – расстояние между центрами грузов и запишите l в табл. 14.
2. Отклоните маятник от положения равновесия на угол 5…10°, и удерживая его, нажмите кнопу «сброс» на блоке управления. Отпустите маятник. После того, как маятник совершит 6–10 колебаний, количество которых отображается на индикаторе периоды, нажмите кнопу «стоп». Определите период колебаний разделив время, отображенная на табло, на число периодов. Результаты измерений записывайте в табл. 14.
3. Проведите опыт ещё четыре раза с другими расстояниями l грузов от оси вращения, увеличивая каждый раз величину l на 1 см.
4. Рассчитайте для каждого опыта квадрат периода колебаний T2 и квадрат дины расположения грузов l2.
5.
Определите коэффициенты прямой
интерполяцией по методу наименьших
квадратов:
|
|
,
где
N – количество
экспериментов, в данном случае N=5;
,
,
и
– рассчитанные
значения сумм соответствующих величин
из табл. 14.
7.
Согласно уравнению (39) угловой коэффициент
,что
позволяет рассчитать модуль кручения
подвески
.
Свободный член линейной зависимости
позволяет определить момент инерции
крестовины
.
Таблица 14
Результаты измерения момента инерции маятника
и модуля кручения проволоки подвески
№ опыта |
l, м |
T, с |
T2, с2 |
l2, м2 |
l4, м4 |
T2l2, м2·с2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
m0 = кг |
|
|
|
|
|
|
=
=8. В выводе сделайте анализ метода измерения динамических параметров колебательной системы (маятника) – величин k и J, оцените его возможности и точность.
Задание 2. Определение скорости пули
8. Измерьте массу «пули» m с помощью аналитических весов. В случае отсутствия в лаборатории весов значение массы «пули» у преподаватели или лаборанта.
9. Установите грузы маятника на одинаковом расстоянии от оси вращения и так, чтобы пластилиновая ловушка второго груза была на одной оси с направляющей пистолета. Измерьте 2l – расстояние между центрами грузов. Массу грузов m0 и их расстояние от оси l запишите в лабораторный журнал.
10. Измерьте период колебаний по п,2.
11.
Убедитесь, что ствол пистолета
перпендикулярен плоскости мишени и
зарядите его. Устраните колебания
маятника и заметьте положение стрелки
на шкале углов. Произведите выстрел и
измерьте наибольший угол
отклонения маятника.
12. Измерьте расстояние r от оси вращения до точки удара пули в мишень.
13. Опыт повторите три раза, записывая результаты в табл. 15.
14. Вычислите средние значения величин и r и оцените их абсолютные ошибки.
15. Рассчитайте момент инерции маятника с грузами на расстоянии l: , используя значение J0, найденное в задании 1.
Таблица
15
№ опыта |
, о |
, рад |
r, м |
1 2 3 |
|
|
|
Средние |
|
|
|
Δ |
|
|
|
16.
Вычислите скорость вращения маятника
по формуле (43) и скорость «пули» по
формуле (41), используя средние значения
и r.
17. Сделайте вывод о методе измерения скорости «пули», основанном на использовании закона сохранения момента импульса – оцените возможности и преимущества данного динамического метода измерения.