14377

Определение ускорения свободного падения при помощи физического оборотного маятника и нахождения его момента инерции

Лабораторная работа

Физика

Определение ускорения свободного падения при помощи физического оборотного маятника и нахождения его момента инерции Лабораторная работа №4 1. Цели и задачи: определить ускорение свободного падения при помощи физического оборотного маятника и найти его момент и

Русский

2013-06-04

96 KB

7 чел.

«Определение ускорения свободного падения при помощи физического оборотного маятника и нахождения его момента инерции»

Лабораторная работа №4

1. Цели и задачи: определить ускорение свободного падения при помощи физического оборотного маятника и найти его момент инерции.

2. Приборы и материалы: оборотный маятник, частотомер (с точностью 0,002 с)

3. Используемые формулы

Величина ускорения свободного падения определяется формулой

;

где  - приведенная длина маятника, Т – период колебания маятника

Момент инерции рассчитывается по формуле

,

где m – масса маятника, l1 и l2 – расстояния от центра тяжести маятника до опорных призм.

Формулы для расчета погрешности результата эксперимента

Расчет погрешности :

,    

Расчет погрешности I:

;    

4. Схема установки

Описание экспериментальной установки

В настоящей работе применяется оборотный маятник, изображенный на рисунке. На металлическом стержне А опорные призмы В и В1 жестко закреплены и не перемещаются. Жёстко закреплена и чечевица О, находящаяся между ними. Вторая чечевица Д находится на конце и может перемещаться по шкале с нониусом и закрепляться в нужном положении. Расстояние между призмами  постоянно и измерено с точностью десятых долей миллиметра.


5. Порядок выполнения работы

  1.  Определяем с помощью частотомера период колебаний маятника для различных положений подвижной чечевицы на шкале маятника (при подвесе сначала на одну, затем другую опорную призму), каждый раз смещая положение чечевицы на 1 см.
  2.  Строим график зависимости периодов колебаний t1 и t2 от положения чечевицы на стержне маятника. Пересечение графиков даёт точку.
  3.  Определяем t1 и t2 в пределах 0,5 см от полученной точки, каждый раз смещая чечевицу на 0,5 мм до тех пор, пока значения t1 и t2 не совпадут с точностью до    1 мс.
  4.  Уравновешиваем маятник на подставке с острой гранью и измеряем расстояния от центра тяжести до опорных призм, вычисляем момент инерции маятника.

6. Экспериментальные данные

1) Определение времени колебаний маятника

Положение

чечевицы, см

0

1

2

3

6

7

t1, с

8,27

8,32

8,36

8,41

8,53

8,57

t2, с

7,60

7,72

7,85

7,98

8,42

8,59

2)График зависимости t1 и t2 от положения чечевицы

3) Определение времени колебаний маятника при перемещении чечевицы по шкале в интервале 6,5-7 см

Положение

чечевицы, см

6,5

6,6

6,7

6,8

6,85

6,9

t1, с

8,550

8,552

8,558

8,559

8,562

8,569

t2, с

8,502

8,520

8,527

8,547

8,560

8,575

4) Измерения параметров маятника

m, кг

l1, м

l2, м

5,965±0,005

0,293±0,001

0,437±0,001

7. Обработка результатов измерений

Практически одинаковые значения t1 и t2 были получены при положении чечевицы на делении 6,85. t составляет 8561 мс.

Отсюда T=8561:5000=1,172 (с)

;   

Расчет момента инерции:

0,764 (кг·м2)

=0,0042;    δ=0,42%

8. Ответ:   м/с2 

  I=0764 кг·м2

9. Вывод: при помощи физического оборотного маятника определено ускорение свободного падения на широте Санкт-Петербурга  м/с2, найден момент инерции данного маятника I=0764 кг·м2. Полученное значение ускорения свободного падения соответствует (с учётом погрешности) справочным данным (на данной широте  м/с2).