3833

Дослідне вивчення властивостей математичного маятника.

Лабораторная работа

Физика

Дослідне вивчення властивостей математичного маятника. Мета роботи: Перевірити справедливість формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги. Прилади і матеріали: Штатив...

Украинкский

2012-11-08

96.5 KB

3 чел.

Дослідне вивчення властивостей математичного маятника.

Мета роботи: Перевірити справедливість формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги.

Прилади і матеріали: Штатив, сталева кулька на нитці, рулетка, секундомір, транспортир.

Теоретичні відомості.

Математичним маятником називається матеріальна точка, підвішена на невагомій нерозтяжній нитці. Гарним наближенням до цієї моделі є маленька кулька, підвішена на тонкій міцній нитці (тонка сталева дротина, рибальська волосінь, тощо). Як було показано в курсі фізики, при відхиленні маятника на малий кут він буде здійснювати гармонічні коливання. Період цих коливань визначається виразом:

,

(1)

де l - довжина маятника.

В даній роботі пропонується перевірити справедливість формули (1) для різних довжин і різних кутів відхилення.

Оскільки частота коливань  обернена до періоду , то з формули (1) одержимо:

(2)

З (2) випливає, що добуток частоти маятника  на корінь квадратний з його довжини повинен бути сталою величиною:

(3)

Якщо , то ця константа дорівнює  

Хід роботи.

Завдання 1. Дослідження залежності частоти коливань
математичного маятника від його довжини.

1. Змінюючи довжину нитки, встановіть її приблизно рівною 1 м. Ретельно виміряйте довжину маятника l - це відстань від точки підвісу до центра кульки (див. рис.1). Під час вимірювання  намагайтесь забезпечити точність 1-2 мм. Оскільки довжину близько 1м одному вимірювати незручно, то запросіть на допомогу ще одного студента. 

2. Відхиліть маятник від положення рівноваги на кут =3−5˚ і відпустіть маятник. Пропустіть декілька коливань і з рахунком "нуль" включіть секундомір. Зручно включати секундомір в момент, коли маятник перебуває в положенні максимального відхилення. Виміряйте час t для 30−50 коливань.

3. Повторіть дослід ще один раз.

4. Зменште довжину маятника приблизно вдвічі і повторіть вимірювання довжини і часу.

5. Ще раз зменште вдвічі довжину маятника, виміряйте її і визначте час 50 коливань. Оскільки період коливань зменшується, то для підвищення точності вимірювань число коливань слід збільшити.

6. Для кожного досліду обчисліть частоту  ,    і добуток
. Результати вимірювань і обчислень зручно подати у виді
таблиці 1.

Табл.1.

l, м

N

t, с

ν, с-1

1

2

3

Завдання 2. Дослідження залежності частоти коливань
маятника від амплітуди його коливань.

1. Встановіть довжину маятника рівною приблизно 1 м. Виміряйте довжину маятника і визначте час 30−50 коливань, як це описано в п.п.1 і 2 завдання 1.

2. Обчисліть частоту коливань маятника, одержану з досліду (експериментальну):   .

3. Повторіть визначення частоти для кутів відхилення 20˚, 40˚ і 60˚ від вертикалі. Оскільки при великих кутах відхилення стабільність коливань зменшується, то можна обмежитись меншим числом коливань (але не менше 20).

4. Обчисліть теоретичну частоту  коливань маятника за формулою (2) . Візьміть = 3,1416  і  .

5. Знайдіть відносне відхилення результатів експерименту від теоретичного значення:  

6. Результати вимірювань і обчислень зручно подати у вигляді таблиці 2.

Табл.2

l, м

N

t, с

νе-1

ν, с-1

E,%

1

2

3

4

7. Зробіть висновки до кожного з завдань.

Контрольні запитання.

1. Які коливання називають гармонічними?

2. При яких умовах виникають механічні гармонічні  коливання?

3. Чи підтвердив експеримент передбачену теорією залежність частоти коливань математичного маятника від його довжини?

4. Чи відрізняється частота коливань маятника при великих кутах відхилення від теоретичного значення, обчисленого за формулою (2)?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49798. Расчёт параметров систем передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами 874.5 KB
  Распределение ошибки передачи сообщения по источникам искажений. Расчёт информационных характеристик источника сообщения и канала связи. Для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму используются операции дискретизации и квантования. В составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму АЦП аналого-цифровой преобразователь на передающей стороне и устройства преобразования цифрового сигнала в непрерывный ЦАП...
49799. Индивидуальный жилой дом в г. Рязань 368.27 KB
  Оконные проемы в стенах запроектированы без четвертей, чтобы обеспечить тепловую защиту от продувания через оконные проемы утеплитель делают выступающим на 30 мм над оконными и дверными проемами уложены железобетонные перемычки. Они передают нагрузку от вышележащих конструкций на стены.
49800. Нахождение корней нелинейного уравнения 3.95 MB
  Блок-схемы реализующие численные методы -для метода дихотомии: Блок-схема для метода хорд: Блок-схема для метода Ньютона: Листинг программы unit Unit1; interfce uses Windows Messges SysUtils Vrints Clsses Grphics Controls Forms Dilogs TeEngine Series ExtCtrls TeeProcs Chrt Menus OleCtnrs StdCtrls xCtrls OleCtrls VCF1 Mth; type TForm1 = clssTForm GroupBox1: TGroupBox; OleContiner2: TOleContiner; MinMenu1: TMinMenu; N1: TMenuItem; Chrt1: TChrt; Series1:...
49801. Создание программы для новой базы данных на языке Pascal 118.13 KB
  Цель моей курсовой работы заключается в создании программы в которой можно: создавать новую базу данных открывать базу из файла сохранение базы в файл добавление записей удаление записей поиск записей по одному из полей вывод базы данных на экранб сортировка и вывод на экран. Исходя из целей постонавления задач мне необхадимо создать базуданных которая будет содержать всю информацию: 1 номер цеха. Программа должна выполнять следующие дополнительные функции: создание новой базы данных; открытие базы из файла; сохранение базы в файл;...
49803. Электроснабжение механического цеха 434.45 KB
  Расчет индивидуальных нагрузок Расчет индивидуальных нагрузок производится по следующим формулам: 1 Рр расчетная активная мощность приёмника кВт; Рпасп паспортная мощность приёмника кВт. Для станков работающих в повторнократковременном режиме: 2 Рр расчетная активная мощность приёмника кВт; Рпасп паспортная мощность приёмника кВт; ПВ продолжительность включения. Для сварочного трансформатора: 3 Sр расчетная полная мощность приёмника кВА; Sпасп паспортная мощность...
49804. Разработка и исследование модели массового обслуживания 1005.63 KB
  Математический расчет параметров СМО Система массового обслуживания Система массового обслуживания СМО это совокупность приборов каналов станков линий обслуживания на которые в случайные или детерминированные моменты времени поступают заявки на обслуживание. Оптимизация и оценка эффективности СМО состоит в нахождении средних суммарных затрат на обслуживание каждой заявки и нахождение средних суммарных потерь от заявок не обслуженных. СМО состоит из определенного числа обслуживающих каналов и предназначена для выполнения заявок с...