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

57 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

59703. Свято першого дзвоника (сценарій) 32.5 KB
  Небесні вітрила блакитні Осіння пора підняла, І росяних трав оксамити З південних країв принесла.
59705. Інтегрований урок з української літератури і математики (6 клас) 66.5 KB
  Переорієнтація суспільства на розвиток людини зумовили якісно нові вимоги до вивчення шкільних предметів. Нині робота вчителів повинна бути спрямована головним чином на формування національно-мовної особистості — людини, яка володіє вміннями й навичками вільно...
59706. Від коріння – до крони…продовження традицій українського професійного театру у XX столітті 67 KB
  Мета уроку: розкрити учням традиції, які успадкував український професійний театр у XX столітті від класичного, роль Леся Курбаса у його створенні; виховувати учнів на прикладах полум’яного життя талановитого режисера в дусі патріотизму, вмінню протистояти негараздам...
59707. Узагальнення та систематизація знань з теми «Складне речення» (за повістю «Монолог перед обличчям сина» М.Г. Івасюка) 218 KB
  В. Івасюка його друзів ілюстрації критичні матеріали опорні схеми блоксхеми роздатковий матеріал сигнальні картки перфокарти схемаалгоритм визначення складного сполучникового речення ТЗН. У чому багатогранність таланту Володимира Івасюка 2 Яка пісенна спадщина В.
59708. Висока духовність «мужицького поета» 48.5 KB
  Шевченко добре знав українську народну пісню бо ж колисали його колиску звук кобзарської бандури спів поневоленого народу а ще в сповиточку колискова згорьованої матері: Мене там мати повила І повиваючи співала Свою нудьгу переливала В свою дитину.
59709. Заквітчаймо свою Україну (навчально-дидактичний матеріал для формування комунікативної компетенції учнів 5-го класу) 78 KB
  Використовуючи наступні слова і словосполучення складіть розмову яка може відбутись між квітами або квітами і людьми: квіти посланці любов здоровя пишні гордовиті лікувальні скромні цвісти збирати милувати служити дарувати...
59710. Культура спілкування і мовленнєвий етикет українського народу (урок розвитку зв’язного мовлення для старшокласників) 46 KB
  В нашого українського народу теж є свої гарні звичаєві правила спілкування. Ці приказки і прислівя названі вами є свідченням того що в основі спілкування українського народу лежать такі загальнолюдські моральноетичні цінності...
59711. Літературно-музична композиція «О доле в’язня і трибуна, життя твоє зрідні тайфуну» 42.5 KB
  Обладнання: портрет Василя Стуса, прибраний рушником; книги «Не відлюбив свою тривогу ранню» (про В. Стуса); «Феномен доби» — В. Стуса про П. Тичину; фотографії, газетні матеріали.