2497

Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити

Лабораторная работа

Физика

Цель: установить математическую зависимость периода нитяного маятника от длины нити маятника. Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).

Русский

2013-01-06

18.51 KB

478 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Тема: «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити»

Цель: установить математическую зависимость периода нитяного маятника от длины нити маятника.

Оборудование: штатив с держателем, шарик на нити, измерительная лента или линейка, секундомер.

Теоретическая часть

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).

Учёные Галилей, Ньютон, Бессель и др. установили следующие законы колебания математического маятника:

1.Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 10.

2.Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника  и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний математического маятника:   

 Используя модель и законы колебаний математического маятника, можно пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить ускорение свободного падения для своей местности и сравнить со справочным значением g .

Порядок выполнения работы:

  1.  Укрепить нить маятника в держателе штатива.
  2.  Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до центра тяжести шарика).
  3.  Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.
  4.  Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.
  5.  Вычислить период колебания маятника, используя формулу Т= t/N.
  6.  Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити маятника.
  7.  Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.

опыта

Длина нити

маятника

l, м

Число полных колебаний

N

Время

колебаний

t, с

Период

колебаний

T, с

1

20

2

20

3

20

4

20

  1.  Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости периода нитяного маятника от длины его нити.

Вопросы для контроля

  1.  Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте равнодействующую сил. Как меняется величина и направление равнодействующей сил в течение периода?
  2.  Каким будет характер движения маятника            А) при его перемещении от положения равновесия до амплитудного значения координаты?;                   Б) при его перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?
  3.  Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на очень длинном шнуре:                   А) если из отверстия в его дне постепенно будет вытекать вода?;         Б) если увеличить длину шнура?                 Какой математический закон или формулу вы использовали при ответе на данные вопросы?

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12707. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем 3.66 MB
  И.В.Черных. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем. Содержание 1. Общие сведения 52. Запуск Simulink 53. Обозреватель разделов библиотеки Simulink 64. Создание модели 85. Окно модели 106. Основные приемы подготовки и редактирования модели 11 6.1. Добавление текстовых надпис...
12708. ЗАКОНЫ КИРХГОФА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛИНЕЙНОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ЦЕПИ 95 KB
  ЗАКОНЫ КИРХГОФА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛИНЕЙНОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ЦЕПИ Лабораторная работа 1 по дисциплине Электротехника Цель работы. Проверить справедливость законов Кирхгофа а также основных принципов свойств и теорем линейных цепей на примере р...
12709. Создание буклета «Планшет» 2.65 MB
  Упражнение 5. Создание буклета Планшет Рис.6.1.Готовый буклет Цель упражнения: освоить создание и редактирование текстовых объектов и эффект обтекания текстом. 1. Создаем новый документ с размерами рабочего листа...
12710. Конспект лекций к изучению курса Solid Work 593.01 KB
  Лекция №1 Тема: Основные понятия структура документа в программе SolidWorks.Цель:Ознакомиться с основными понятиями структурой документа общими сведениями о панелях инструментов. План лекции: Общие сведения о программе SolidWorks. Окна документов. Условные об...
12711. Создание простой модели в SolidWorks 2001 132 KB
  Практическая работа №2. Тема: Создание простой модели в SolidWorks 2001.Цель: Создание простой модели основания с применением инструментов эскиза прямоугольник окружность нанесением размеров добавлением бобышки выреза изменением элементов добавление скруглений измен...
12712. Создание модели детали типа Корпус в SolidWorks 2001 233.5 KB
  Практическая работа №3. Тема: Создание модели детали типа Корпус в SolidWorks 2001.Цель: Создание модели детали типа корпус с применением объектов эскиза: многоугольник окружность линия ось нанесением размеров добавлением бобышки выреза изменением элементов добавлен
12713. Создание модели детали типа Качалка в SolidWorks 2001 381 KB
  Практическая работа №4. Тема: Создание модели детали типа Качалка в SolidWorks 2001.Цель: Создание модели детали типа Качалка с применением различных инструментов эскиза знакомство с взаимосвязями эскиза и элементами. Необходимое оборудование и материалы: ПК перс
12714. Создание модели детали по сечениям в SolidWorks 2001Plus 151.5 KB
  Практическая работа №5. Тема: Создание модели детали по сечениям в SolidWorks 2001Plus.Цель: Создание твердотельного элемента путём соединения профилей элемента по сечениям. Необходимое оборудование и материалы: ПК персональный компьютер. Операционная система Windo...
12715. Создание сборки из нескольких деталей в SolidWorks2001Plus 427 KB
  Практическая работа №6. Тема: Создание сборки из нескольких деталей в SolidWorks2001Plus.Цель: Создание сборки из моделей деталей типа корпус кольцо вал и штифт. Необходимое оборудование и материалы: ПК персональный компьютер с операционной системой Windows 2000. Пр...