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

44105. Языческие традиции в фольклоре восточных славян и русского народа (по сказкам и былинам) 420 KB
  Есть сказки богатырские житейские балагурные и пр. Логичным было бы использовать простейшее деление на сказки бытовые о животных и с волшебным содержанием иными словами волшебные сказки. Пропп отмечая что поневоле возникает вопрос: а разве сказки о животных не содержат элемента чудесного иногда в очень большой степени И наоборот: не играют ли в чудесных сказках очень большую роль именно животные Можно ли считать такой признак достаточно точным5 Таким образом с самого же первого шага нам приходится сталкиваться с логическими...
44106. Холодная листовая штамповка 12.98 MB
  Конструкция пробивного клинового штампа установленного на прессе усилием. Конструкция штампа для пробивки установленного на прессе усилием 1.6 МН модели КА3732 Конструкция штампа для вытяжки установленного на прессе усилием. Металлический материал для листовой штамповки получают в основном в металлургическом производстве: прокаткой волочением прессованием гибкой профилированием в виде листа полосы ленты различной ширины свернутой в рулон а также в виде сплошных и несплошных стержней панелей труб...
44107. ВНУТРИФИРМЕННОЕ ОБУЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОЦЕНКИ В ТОРГОВОЙ ОРГАНИЗАЦИИ (на материале ООО «Крокус») 832 KB
  Теоретические основы проведения оценки и обучения персонала в организации Обучение персонала: цель задачи виды и формы Программы внутрифирменного обучения подходы к их разработке Практика разработки программы обучения по результатам оценки персонала продавцов на примере организации ООО Крокус Разработка программы внутрифирменного обучения персонала
44108. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОУЧИНГА В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТОРГОВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 805 KB
  Концепцию и перспективные ориентиры развития человеческих ресурсов «3 М» разрабатывает отдел стратегического планирования при исполнительном директоре по стратегическим службам человеческих ресурсов. На этой основе готовится комплексный доклад по организационному анализу, который обобщает и систематизирует цели и задачи корпорации в сфере труда в рамках долговременных глобальных тенденций.
44109. Электроснабжение района города на 56 тыс. жителей 1.21 MB
  Проверяем выбранное сечение по допустимой нагрузке для условий нормального режима. Проверяем сечение по допустимой нагрузке для условий после аварийного режима: где 13 коэффициент учитывающий перегрузку на 30. Расчетная токовая нагрузка линий в после аварийном режиме: Сечение данного кабеля недостаточно так как условие не выполняется поэтому увеличиваем до...
44110. Контрольная работа по диалектологии 42 KB
  Фонема [ф] не исконно русская, встречается в иноязычных словах, т.е. говоры, где влияние литературного языка было несильным, усвоение фонемы в соответствии с правилами употребления не произошло. Но возникла необходимость заменить «незнакомый» звук в словах, поэтому появилось артикулярно-близкое сочетание [хв]. В предложенных словах эти звук и сочетание звуков спутаны, следовательно, учащимися не приобретён навык различия слов с [ф] и [хв].
44111. ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СЪЕМКА ЗЕМЕЛЬ 1.53 MB
  В работах связанных с землеустройством применяют топографические съемки местности. Топографическая съемка местности это совокупность топографо-геедезических работ в результате которых создается съемочный оригинал карты или плана местности. Если надо заснять небольшие участки местности то из-за высокой стоимости летно-съемочных работ аэрофотосъемка становится экономически невыгодным поэтому в таких случаях применяют мензульную съемку. Теодолитную съемку применяют главным образом при съемке местности с капитальной...
44112. Разработка экономического программного обеспечения для ОАО «Автосила» 803.5 KB
  Порядок формирования прибыли. Схема формирования валовой балансовой прибыли. Формирование и распределение чистой прибыли. Схема распределения чистой прибыли.
44113. Разработка графического интерфейса DVM-системы 916 KB
  Параллельная программа на исходном языке Фортран-DVM (или Си-DVM) превращается в программу на языке Фортран 77 (или Си), содержащую вызовы функций системы поддержки, и выполняющуюся в соответствии с моделью SPMD (одна программа – много данных) на каждом выделенном задаче процессоре