8 Питання вихідного контролю

8.1 Що являє собою прилад магнетрон?

8.2 Які сили діють на електрон при його русі в лампі?

8.3 Запишіть формулу для сили Лоренца у векторному вигляді?

8.4 Проаналізуйте формулу для сили Лоренца. Коли сила буде максимальна, мінімальна?

8.5 Якими рівняннями описується рух електрона?

9 Перелік посилань

9.1 Лабораторний практикум з фізики. Навч.посібник/за ред. І.Є.Лопатинського, Львів: вид.НУ «Львівська політехніка»2002. ч.1. ст.54-60.

9.2 Загальна фізика: Лабораторний практикум.: Навч.посібник/ В.М.Барановський, П.В.Бережний, І.Т.Горбачук та ін.; За заг.ред. І.Т.Горбачука. – К.: Вища шк.., 1992-509 с.

Лабораторна робота №10 Вивчення законів коливального руху за допомогою математичного маятника

1 Мета роботи

Визначити прискорення сили ваги шляхом вивчення руху математичного і фізичного маятників.

2 Теоретичні відомості

Гармонічним (квазіпружним) коливанням фізичної величини х називається процес зміни її з часом t по закону синуса або косинуса:

х = Аsin(ω t + φ₀), (1)

або при φ_{0 =} х =Acosωt

Рівняннями (1) задаються основні характеристики гармонічних коливань:

а) х – зміщення коливальної системи від положення рівноваги в довільний момент часу;

б) А – амплітуда – найбільше зміщення коливальної системи від положення рівноваги;

в) φ=ωt + φ₀ - фаза коливання; φ_о - початкова фаза;

г) ω= - колова (циклічна) частота;

д) Т - період коливання – найменший проміжок часу, після проходження якого рух знову точно повторюється;

е) = - частота коливань – кількість коливань N за одиницю часу t.

Гармонічні коливання здійснюються під дією пружних сил типу Гука

F= - kx, (2)

тому їх називають також квазіупружними, k – коефіцієнт пружності.

Гармонічні коливання є незгасаючими коливаннями, динамічна модель яких задається диференціальним рівнянням (3), розв’язками якого є рівняння (1).

х" + ω х = 0 (3)

де ω_o - власна частота коливальної системи.

За допомогою рівняння (3) можна оцінити, в першому наближенні, власні частоти і, відповідно, періоди коливань простих коливальних систем, наприклад: пружинного, математичного, фізичного, крутильного маятників, електромагнітного коливального контура та інших.

В даній роботі досліджуються коливання математичного маятника. (Мал.1)

Математичним маятником називається матеріальна точка, підвішена нерозтяжній і невагомій нитці, що коливається у вертикальній площині під дією сили тяжіння. Якщо кут відхилення маятника малий, то його період коливання

,

де l – довжина маятника;

g – прискорення сили тяжіння.

Мал.1.Схематичне зображення математичного маятника О – точка підвісу; - кут відхилення від положення рівноваги; ℓ - довжина маятника.

На практиці для утворення математичного маятника до довгої нитки підвішують маленьку важку металеву кульку. Безпосередній вимір довжини маятника l є неможливим, тому діють у такий спосіб. Вимірюють період коливань T1 і Т2 при довжинах маятника l1 i l2 відповідно. Довжини l1 i l2 вимірюють за нижньою точкою кулі. Тоді прискорення вільного падіння обчислюють за формулою (4) Використовуючи математичний маятник прискорення вільного падіння g можна знайти й іншим засобом. Для різних довжин маятника l вимірюють період коливань маятника Т.

Будують графік залежності величини Т² як функції довжини маятника l. Графік є прямою, яка утворює кут  з віссю абсцис. Як вказано на рис. 2, на графіку будують прямокутний трикутник, гіпотенуза якого є фрагментом графіка, а катети мають довжину  (Т ²) і  l. Тангенс кута 

;

тому

. (5)

Рис. 2.