2496

Изучение математического маятника. Изучение колебаний груза на пружине

Лабораторная работа

Физика

Цель: определить ускорение свободного падения методом математического маятника. Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити. Составить уравнение гармонических колебаний для пружинного маятника.

Русский

2014-11-16

28.97 KB

148 чел.

Лабораторная работа №1 по теме

«Изучение математического маятника»

Цель: определить ускорение свободного падения методом математического маятника.

Оборудование: штатив с лапкой, нерастяжимая невесомая нить, груз, секундомер, линейка.

  1.  Теоретическая часть.

  1.  Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити
  2.  Колебательная система математического маятника

 

    3.Динамика математического маятника

Положение равновесия I з.Н mg + T = 0

Mgу у

Маятник отклонен на угол ά – равновесие нарушено, так что Fp всегда направлена на положение равновесия. II. з.Н

 

  

 О        А (ЕК       , Еп     )        υкон =0, Р/З

А         О (Еп       ,Ек    )        Р/у и в т. О υmax 

Положение равновесия проходится по инерции

4.Колебания, совершаемые математическим маятником, являются гармоническими колебаниями с

  1.  Практическая часть
  2.  Измерим длину нити L=68,2см = 0,682м
  3.  Определим время, за которое совершается

5 колебаний t=8c

6 колебаний t=9c

7 колебаний t=11c

  1.  Расчет периода

Тср. =

Т1 =

Т2 =

Т3 =

Тср =

  1.  Т=2п

Т2=4п2

T2g=4п2L

G=

Gср. =

  1.  Оценка абсолютной и относительной погрешности

g= 10.5-9.8 =0.7 м/с2


δ%=

III.Вывод

Я считаю, что цель работы была выполнена.

В ходе проделанной работы был повторен теоретический материал по теме «математический маятник».

Я научилась определять время, за которое совершаются определенное количество колебаний, с помощью секундомера. Так же рассчитывать период и оценивать абсолютную и относительную погрешность.

Наличие ошибок в конечно ответе можно объяснить тем, что период был рассчитан не верно, из-за этого в оценке абсолютной и относительной погрешности возможен неудовлетворительный результат. Работа считается выполненной при условии, что  результат будет ≤0%, но ≥10%.  

Лабораторная работа №2 по теме

«Изучение колебаний груза на пружине»

Цель: 1. Составить уравнение гармонических колебаний для пружинного маятника.

  1.  Определить жесткость пружины 2 способами.

Оборудование: штатив, пружина, набор грузов, линейка, секундомер.

I.Теоретическая часть

1. Колебательная система пружинного маятника

Опора

Пружина

Груз

Земля

Fупр.

mg

Fс.в. 0          Fтр.  0          mпруж.«mгр.

2.Динамика пружинного маятника

mg + Fупр. =0  Iз. Н

υ=0

-max удлинение пружины

Fупр.>mg и возникли вертикальные колебания mg+Fупр. ≠0    IIз.Н, р/у

  1.  Гармонические колебания x=xmcosωt,φ0=0

Период этих колебаний определяется по формуле  ,где К-жесткость пружины

Примечание: период гармонических колебаний не зависит от амплитуды (проверим на опыте)

  1.  Практическая часть
  2.  M=0.2 кг

N

t(c)                

T(c)

Tср. (с)

5

4,9

0,98

        0,99

10

1

1

15

15,2

1,01

Tср. =

  1.  Расчет жесткости пружины

T=2П

T2=

T2k=4П2m

K=

Kср=м/с2

  1.  M=0.3кг

N

t

T

Tср

5

6

1,2

1,21

10

12,3

1,23

15

18,5

1,22

Тср.=

К=Н/м

Расчеты показывают, что коэффициент жесткости определяется достаточно точно.

  1.  II. Способ определения «К» состоит в использовании закона Гука

Mg=Fупр.          Mg=kx          k=,x=l-l0

M=0.3кг

L0=10.2см=0,102м

L=42.8см=0,428м

К=Н/м

  1.  Составим уравнение гармонических колебаний для математического маятника

Φ0=0

Xm=5см=0,05м-амплитуда

W=

W1=(рад/с)

х       хm cos wt  =0.05cos*2.02Пt

 IIx=0.05 cos*Пt

III.Вывод

Я считаю, что цель работы была выполнена т.к результат работы получился удовлетворительным.

Был повторен теоретический материал по темам «Гармонические колебания пружинного маятника», «Математический маятник», «Динамика».

Я получила практические навыки по расчету жесткости пружины. А так же научилась составлять уравнения для гармонических колебаний математического маятника.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69729. Включення файлів 25.5 KB
  Наприклад загальні для декількох початкових файлів визначення іменованих констант і макровизначення можуть бути зібрані в одному файлі що включається і включені директивою include у всі початкові файли.
69730. Параметри функції main( ) 32 KB
  Параметр argv - масив покажчиків на рядки; argc - параметр типа int, значення якого визначає розмір масиву argv, тобто кількість його елементів, envp - параметр-масив покажчиків на, символьні рядки, кожна з яких містить опис однієї із змінних середовища (оточення).
69731. Функції перетворення 55 KB
  Повертає дробове число, значення якого передано функції як аргумент. Функція обробляє рядок до тих пір, поки символи рядка є допустимими. Рядок може бути значенням числа як у форматі з плаваючою крапкою, так і в експоненціальному форматі.
69732. Статичні елементи класу 25.5 KB
  Пам’ять під статичне поле виділяється один раз при його ініціалізації незалежно від числа створених об’єктів і навіть при їх відсутності і ініціалізується за допомогою операції доступу до області дії а не операції вибору визначення повинне бути записано поза функціями...
69733. Покажчик this 22.5 KB
  Кожний об’єкт містить свій екземпляр полів класу. Методи класу знаходяться в пам’яті в єдиному екземплярі і використовуються всіма об’єктами сумісно, тому необхідно забезпечити роботу методів з полями саме того об’єкта, для якого вони були викликані.
69734. Перевантаження операцій new і delete 50.5 KB
  Поведінка перевантажених операцій повинна відповідати діям, які виконуються ними за замовчуванням. Для операції new це означає, що вона повинна повертати правильне значення, коректно обробляти запит на виділення пам’яті нульового розміру і породжувати виключення при неможливості...
69735. Віртуальні методи 45 KB
  Це не завжди можливо, оскільки в різний час покажчик може посилатися на об’єкти різних класів ієрархії, і під час компіляції програми конкретний клас може бути невідомий. Можна навести як приклад функцію, параметром якої є покажчик на об’єкт базового класу.
69736. Використання шаблонів класів 32.5 KB
  Щоб створити за допомогою шаблона конкретний об’єкт конкретного класу (цей процес називається інстанціонуванням), при описі об’єкту після імені шаблона в кутових дужках перераховуються його аргументи...
69737. Області значень 44 KB
  Область значень — це інтервал від мінімального до максимального значення, яке може бути представлена в змінній даного типу. В таблиці 1 приведений розмір займаємої пам’яті і області значень змінних для кожного типу. Оскільки змінних типу void не існує, він не включений в цю таблицю.