2487

Изучение физического маятника. Лабораторная работа

Лабораторная работа

Физика

Выполнив лабораторную работу, научились определять ускорение свободного падения методом Бесселя.

Русский

2013-01-14

74.77 KB

55 чел.

Отчет по лабораторной работе

Изучение физического маятника

Выполнили:

студенты группы Ф–14

Кукобникова В.В.,

Лобан А.А.


Цель работы: определение ускорения свободного падения методом Бесселя.

Приборы и принадлежности: установка FPM-04, линейка.

Теоретическое обоснование

Формула (1)

для периода колебаний ФМ может служить основой для определения ускорения силы тяжести. Однако сложности, связанные с определением момента инерции I маятника, затрудняют непосредственное использование этой формулы для определения g. Для устранения этой трудности, Бесселем была предложена специальная конструкция ФМ, получившая название оборотный маятник (ОМ). Он состоит из металлического стержня, на котором закреплены две опорные призмы и два ролика. Если расстояние между призмами равно , то согласно условию взаимности точек подвеса О и центра качания , периоды колебаний и колебаний ОМ на первой и второй призмах должны совпадать. На практике, для достижения этого условия, фиксируют положение опорных призм одного из роликов, а второй ролик передвигают по стержню, добиваясь совпадения периодов.

Пусть и - расстояния центра масс ОМ относительно первой и второй осей вращения, совпадающих с гранями опорных призм, а - момент инерции маятника относительно оси, совпадающей с центром масс. По теореме Штейнера, для моментов инерции маятника относительно первой и второй оси качания, запишем:

и (2)

где m- масса ОМ.

Из (2) нетрудно получить:

 (3)

Учитывая, что согласно :

и

вместо (3) запишем:

 (4)

Приведённая длина ФМ связана с его периодом соотношением . Следовательно (4) можно переписать в виде:

откуда следует рабочая:

(5)

где - расстояние между опорными призмами.

Упражнение 3

1) Зафиксировали ролики на стержне несимметрично, так чтобы один из них находился вблизи конца стержня, а другой вблизи его середины. Одну из опорных призм поместили вблизи свободного конца стержня, а вторую - посередине расстояния между роликами.

2) Измерили время 10 колебаний на призме, и определили их период .

3) При том же соотношении призм и роликов определил период колебаний на другой призме.

4) Последовательно перемещая ролик на расстояние мм. в выбранном направлении измерили периоды колебаний и на первой и второй опорах. Результаты измерений и вычислений занесли в таблицу 1.

Таблица 1

t1,с

t2,с

T1

T2

x, см

1

10,321

11,691

1,032

1,169

38

2

10,323

11,702

1,032

1,170

3

10,318

11,693

1,031

1,169

4

10,324

11,715

1,032

1,171

5

10,323

11,703

1,032

1,175

ср.зн.

10,325

11,702

1,032

1,177

t1,с

t2,с

T1

T2

x, см

1

10,224

10,742

1,022

1,074

37

2

10,222

10,739

1,022

1,073

3

10,223

10,742

1,023

1,074

4

10,226

10,741

1,023

1,074

5

10,225

10,738

1,022

1,073

ср.зн.

10,222

10,740

1,022

1,074

t1,с

t2,с

T1

T2

x, см

1

10,114

10,091

1,011

1,009

36

2

10,112

10,081

1,011

1,008

3

10,116

10,101

1,012

1,010

4

10,113

10,095

1,011

1,009

5

10,112

10,085

1,011

1,009

ср.зн.

10,112

10,090

1,011

1,009

График зависимости T1(x) и T2(x).

 Т

  T2

 T1

0          x

5) По данным таблицы определили значение =0,5м.

6) Поместив ролик в положение , измерили время 20 полных колебаний на опорных призмах. Вычислили периоды. Результаты измерений и вычислений занесли в таблицу 2.

Таблица 2

t1

Δti

Δti2

SΔti2

Δtсл

Δtпр

tср±Δt

1

21,357

-0,037

0,00135

0,10607

0,296992

0,001

21,394±0,297

2

21,782

0,387

0,14915

3

21,236

-0,158

0,02491

4

21,173

-0,220

0,04875

5

21,423

0,029

0,00085

ср.зн.

21,394

0,22501

2,8

Δt=0,2969

t2

Δti

Δti2

SΔti2

Δtсл

Δtпр

Tср±Δt

1

21,305

-0,007

0,000049

0,00723

0,020249

0,001

21,312±0,0203

2

21,302

-0,011

0,000101

3

21,338

0,026

0,000676

4

21,317

0,005

0,000025

5

21,298

-0,014

0,000196

ср.зн.

21,312

0,001046

2,8

Δt=0,0203

T1

ΔTi

ΔTi2

SΔTi2

ΔTсл

ΔTпр

Tср±ΔT

1

1,068

-0,00184

0,000003

0,00531

0,014849

0,001

1,0697±0,0149

2

1,089

0,01931

0,000373

3

1,062

-0,00789

0,000062

4

1,059

-0,01104

0,000122

5

1,071

0,00146

0,000002

ср.зн

1,0697

0,000563

2,8

ΔT=0,0149

T2

ΔTi

ΔTi2

SΔTi2

ΔTсл

ΔTпр

Tср±ΔT

1

1,065

-0,0003

0,00000012

0,00036

0,001012

0,001

1,0656±0,0014

2

1,065

-0,0005

0,00000025

3

1,067

0,0013

0,00000169

4

1,065

0,0002

0,00000006

5

1,064

-0,0007

0,00000049

ср.зн

1,0656

0,00000262

2,8

ΔT=0,0014

7) Измерили , которое равно расстоянию между призмами =0,33 м.

8) Для определения и (подвижной ролик имеет координату ), сняли маятник и поместили на острую грань, специальной подставки, добившись его равновесия. Расстояния от опорных призм и до грани дадут значения =0,2 м и =0,4 м.

  1.  Пользуясь измеренными величинами по формуле (5) определили g:

g===10,95

Вывод: выполнив лабораторную работу, научились определять ускорение свободного падения методом Бесселя.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17129. ОС Linux. Архітектура ОС Linux 78 KB
  Лекція №5 Тема: ОС Linux. Архітектура ОС Linux. План Архітектура Linux. Модулі ядра. Система файлів і каталоги. Імена файлів і каталогів. Розширення та дерево каталогів. Архітектура Linux В ОС Linux можна виділити три основні частини: ядро яке реа
17130. Контролюючи та діагностичні засоби ОС Windows 70.5 KB
  Лекція №6 Тема: Контролюючи та діагностичні засоби ОС Windows. План Програма Архівація даних. Програма Очищення диска. Програма Дефрагментація диска. Програма Відновлення системи. Програма Системний монітор. До складу стандартних програм Windows...
17131. Стиснення програм. Комп’ютерні віруси 252.5 KB
  Лекція №7 Тема: Стиснення програм. Компютерні віруси. План Алгоритми оборотних методів. Алгоритм RLE. Алгоритм KWE. Алгоритм Хафмана. Вірус. Класифікація вірусів. Алгоритми оборотних методів При дослідженні методів стиснення даних слід
17132. Обробка текстової інформації. Етапи обробки 75.5 KB
  Лекція №8 Тема: Обробка текстової інформації. Етапи обробки. План Задачі обробки текстової інформації. Типи шрифтів. Формати текстових документів. Задачі обробки текстової інформації Виділимо декілька етапів обробки документів: введення тек
17133. Меню редактора Ms Word. Панелі інструментів. Меню: Таблица.Створення формул в комірках таблиці 101.5 KB
  Лекція №9 Тема: Меню редактора Ms Word. Панелі інструментів. Меню: Таблица.Створення формул в комірках таблиці. План Екранний інтерфейс і настройки процесора MS Word. Панелі інструментів. Створення таблиць в MS Word. Редагування таблиць. Обчислення в табл
17134. Створення документа. Режими відображення. Редагування та форматування тексту 61.5 KB
  Лекція №10 Тема: Створення документа. Режими відображення. Редагування та форматування тексту. План Створення документа. Режими відображення. Редагування тексту. Форматування текстового документа в Word. Створення документа Під створенням д
17135. Стилі і шаблоні. Теми. Макроси 60.5 KB
  Лекція №11 Тема: Стилі і шаблоні. Теми. Макроси. План Стилі. Створення стилю. Теми. Макроси. Стилі Наймогутнішим засобом автоматизації введення і редагування в Word є стилі. Існує два підходи до форматування оформленню документа. Перший істори...
17136. Табличні процесори. Загальні відомості. Меню Excel. Осередки. Введення інформації 74.5 KB
  Лекція №12 Тема: Табличні процесори. Загальні відомості. Меню Excel. Осередки. Введення інформації. План Інтерфейс вікна Excel. Загальні відомості. Обчислення в електронних таблицях. Автоматизація введення. Особливість електронних таблиць полягає в...
17137. Формули. Арифметичні операції. Операторі відношення. Зведені таблиці. Список. Сортування, фільтр, форма 181.5 KB
  Лекція №13 Тема: Формули. Арифметичні операції. Операторі відношення. Зведені таблиці. Список. Сортування фільтр форма. План Формули. Арифметичні операції. Операторі відношення. Зведені таблиці. Сортування фільтр форма. Формули. Обчисленн