11665

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Лабораторная работа

Физика

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1 Ознакомиться с теорией маятника. 2 Экспериментальное определить ускорение свободного падения в данном географическо...

Русский

2013-04-10

120.13 KB

26 чел.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1.1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1) Ознакомиться с теорией маятника.

2) Экспериментальное определить ускорение свободного падения в данном географическом месте с помощью математического маятника.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Простой маятник на кронштейне, секундомер, линейка.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ

Колебаниями называются любые процессы, обладающие определенной степенью повторяемости. Простейшим видом колебаний является гармонические колебания. Гармоническим колебанием физической величины х называется процесс изменения ее во времени t по закону синуса или косинуса:

или ,

где  амплитуда колебания;  круговая или циклическая частота;  время одного полного колебания (период); – фаза колебания;  начальная фаза колебания.

Из определения гармонического колебания следует, что период колебания является наименьшим промежутком времени, по истечении которого движение полностью повторяется.

Гармонические колебания совершают маятники под действием силы тяжести, если углы отклонения от отвесного положения (положения равновесия) малы. Маятники бывают простые и сложные. Тело малых размеров (материальная точка), подвешенное на длинной нити, растяжением и весом которой можно пренебречь, называют простым или математическим маятником. 

Период колебания такого маятника равен 

,     (1)

где l – длина нити; g – ускорение свободного падения.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

В данной работе используемый маятник представляет собой тяжелый шарик, подвешенный на длинной тонкой нити (рис. 1). Период колебаний его при угле отклонения можно рассчитать по формуле (1), потому что в пределах точности измерений такой маятник можно принять за простой или математический.

Из формулы (1) следует, что ускорение свободного падения равно:

,     (2)

где  длина простого маятника, то есть расстояние между точкой подвеса и центром тяжести шарика.

Рис. 1

Для определения  по формуле (2) нужно опытным путем найти  и . Измерение  осложняется тем, что приходится определять положение точки подвеса и центр тяжести шарика. Однако эти трудности можно обойти и определить  без непосредственного измерения . Для этого шарик подвешивают на нити так, чтобы можно было увеличивать или уменьшать длину нити маятника.

Если определить период колебаний  при длине нити , а затем, укоротив (или удлинив) нить (рис. 2), снова определить период  при длине , то ускорение  можно рассчитать следующим путем:

,  ,

,

откуда

     .     (3)

Рис. 2

Из формулы (8) следует, что для опытного определения  нужно найти изменение длины маятника и нет необходимости измерять длины маятников и .

Изменение длины маятника определяют по перемещению точки крепления свободного конца нити.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.На кронштейне, укрепленном на потолке, подвешивается маятник длиной . Свободный конец нити прикреплен к штырьку, вставленном в гнездо на стене.

2. Отклоняют маятник на угол порядка (размах нижнего конца 8-10 см) и предоставляют ему свободно колебаться. Пропустив 3-4 полных  колебания, пускают секундомер в тот момент, когда маятник достигает максимального отклонения, и измеряют время для (50100) полных колебаний маятника. Определяют период

.

3.Описанные в пункте 2 операции повторяют еще 4-5 раз и по полученным значениям вычисляют среднее значение периода колебаний при длине маятника .

4.Укоротив маятник за счет перемещения штырька в другое гнездо, отклонить маятник на небольшой угол и снова определить его период колебаний при новой длине . Нахождение осуществляется аналогично определению .

5.Измерить разность длин маятников -, равную расстоянию между гнездами, в которые вставлялся штырек.

6. Полученные данные , и подставляют в формулу (3) и рассчитывают величину для данного географического места.

7. Запись результатов измерений и вычислений внести в таблицу:

для

для

,

, 

,

, 

, с

, с

, с

-, м

1

2

3

4

5

8.Рассчитать погрешность и записать результат в виде: g=gср±2σ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Какие колебания называются свободными?
  2.  Какие колебания называются гармоническими?
  3.  Запишите уравнение свободных гармонических колебаний.
  4.  Что такое частота колебаний, их период и амплитуда?
  5.  Какие характеристики гармонических колебаний не изменяются с течением времени?
  6.  Какие характеристики колебаний являются гармоническими функциями времени?
  7.  Дайте определение моменту инерции материальной точки и моменту инерции тела.
  8.  Дайте определение математическому маятнику. Чему равен его момент инерции? Как можно изменить момент инерции математического маятника?
  9.  Дайте 2! определения моменту силы (через расстояние от центра тяжести до оси вращения и через плечо силы). Как определить направление момента силы?
  10.  Запишите основной закон динамики для вращательного движения и получите формулу для периода колебаний математического маятника с сопутствующими объяснениями (использовать дополнительную литературу).

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34989. Рыночное равновесие. Гибкая работа рыночного механизма 25 KB
  Равновесная цена это цена при которой удается продать все количество товаров изготовленных на продажу то есть величина спроса и величина предложения совпадают. Рыночное равновесие недолговечно оно постоянно нарушается изза изменения спроса или предложения. На изменение условий предложения цена реагирует поиному. Однако увеличение предложения товаров вновь меняет ситуацию на рынке и спрос падает.
34990. Монополия 36.5 KB
  Это может быть государственная организация частная регулируемая монополия или частная нерегулируемая монополия. Государственная монополия может с помощью политики цен преследовать достижение самых разных целей: например установить цену ниже себестоимости если товар имеет большое значение для покупателей которые не в состоянии приобретать его за полную стоимость. Монополия контролирует занимаемый ею сектор рынка полностью или в значительной степени. Виды монополий Естественная монополия состояние товарного рынка при котором...
34991. Защита прав потребителей 29 KB
  Во многих зарубежных странах законодательная административная и судебная защита прав потребителей превратилась в существенный фактор развития экономики. Законодательство России защищающее права потребителей существует недавно практика его применения невелика но оно становится реальной силой с которой начинают считаться и небольшие предприятиятоваропроизводители и гигантымонополисты. Закон РФ О защите прав потребителей регулирует отношения между потребителями и предпринимателями устанавливает права потребителей и механизм их.
34992. Взаимодействие между спросом и предложением 52.5 KB
  Конкуренция в переводе с латинского означает сходиться сталкиваться это экономическое соперничество состязательность обособленных товаропроизводителей и потребителей за получение максимального дохода. В широком смысле слова понятие конкуренция употребляется в экономической науке как элемент рыночного механизма обеспечивающий взаимодействие субъектов рыночного хозяйства в процессе производства купли и продажи товаров а также в сфере приложения капитала. В более узком смысле понятие конкуренция употребляется как соперничество...
34993. Препринимательство 30.5 KB
  Самостоятельность в организации производства дополняется коммёрческой свободой. Она предполагает поиск новых путей развития производства. Предприниматель второго типа для достижения намеченной цели имеет во внешней среде альтернативные возможности сопоставляет их с имеющимися ресурсами и выбирает новую комбинацию факторов производства. Предприниматель берет на себя инициативу соединения и координацию факторов производства труда земли и капитала.
34994. Основные понятия собственности. Формы деловых предприятий 30.5 KB
  Основные понятия собственности. В отношении собственности выделяют юридические правовые и экономические отношения собственности. Первые характеризуют отношения субъектов собственности собственников к объектам собственности имуществу. Экономические отношения собственности возникают только там где собственность служит источником дохода.
34996. Бухгалтерские издержки 30.5 KB
  Бухгалтерские издержки определяются фактическими затратами на заработную плату рабочих и служащих расходами на сырье и материалы величиной амортизационных отчислений по капитальному оборудованию и т. Бухгалтерские издержки лежат в основе определения бухгалтерской фактической прибыли предприятия которая определяется как общая выручка минус бухгалтерские издержки. Инструментами экономического анализа выступают так называемые экономические издержки. Экономические издержки фирмы это издержки рассчитанные с учетом альтернативного...