3837

Физический маятник

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Экспериментальное определение физических характеристик колебаний физического и математического маятников. Имеется в виду сравнить экспериментальное и расчётное значение периода колебаний физического маятника и период колебаний математич...

Русский

2012-11-08

88 KB

19 чел.

Цель работы: Экспериментальное определение физических характеристик колебаний физического и математического маятников. Имеется в виду сравнить экспериментальное и расчётное значение периода колебаний физического маятника и период колебаний математического маятника определённой (приведённой) длины.

Приборы и принадлежности: однородный стержень с отверстием (место подвеса физического маятника), груз с нитью (математический маятник), секундомер, измерительная линейка, весы.

  1.  Теоретическое введение

Период колебаний физического маятника ,

где I – момент инерции относительно оси, проходяшей через точку подвеса, m- масса маятника, - расстояние между центром подвеса и центром масс маятника, g- ускорение свободного падения ().

Период колебаний математического маятника

где L – длина математического маятника.

можно представить в виде ,

где  - приведённая длина физического маятника.

Момент инерции однородного стержня массы m и длины

а) относительно центра масс

б) относительно оси, проходящей через точку подвеса .

  1.  Описание экспериментальной установки.

Физический маятник должен представлять собой однородный стержень (металлический, деревянный, пластмассовый) не менее 40 см. длины с отверстием для подвеса маятника, расположенной ближе к концу стержня.

Математический маятник – это груз заметной массы, но маленького размера на сравнительно длинной лёгкой практически нерастяжимой нити.

На жёстко закреплённый штырь (гвоздь) подвешивают маятники.

Отклоняют маятники на небольшой угол, а потом отпускают – наблюдается колебат-

ельный процесс. В точке подвеса физического маятника следует обеспечить минимальное

О значение трения, чтобы избежать затухания

С  колебаний. Физический и математический

 маятники должны совершать не менее 30

колебаний без заметного уменьшения амплитуды.

3. Расчётные формулы.

(1); ; ;

(2);  (3);  (4).

  1.  Проведение работы.
    1.  Определение периода колебаний физического маятника.

Подвесить физический маятник. Осуществить колебательный процесс. Измерить время t не менее 30 колебаний, где n – число колебаний. Вычислить .

Провести не менее 5 серий измерений. Результаты занести в таблицу. Найти среднее значение и абсолютную и относительную ошибки. Результат записать в виде: ,  = … % .

Если t – это время 30 колебаний, то n=30, если t – время 31 колебания, то n=31 и т.д.

Измерение времени должно быть максимально точным.

С О С помощью линейки измерить длину

стержня  и расстояние от центра масс

 стержня С до точки подвеса О. Провести

 серию измерений  и  (не менее 3-х раз).

Результаты занести в таблицу, рассчитать среднее значение, абсолютную и относительную ошибку. Измерить массу стержня m (хотя масса стержня не входит в конечные расчётные формулы, знать m необходимо для квалифицированной оценки полученных результатов).

. Рассчитать период колебаний физического маятника по формуле (2). Найти относительную и абсолютную ошибку для . Полученный результат (,= … %) сравнить с результатом по п. 4.1.

Указание-напоминание к расчётам ошибок.

Если , то  (5)

(g= 9,81 и =3,14 – считаем точно известными).

и известны нам со своими ошибками , , и .

Далее =2; ; теперь =; ; выбираем из них бóльшую и считаем = mах (из  и ). Далее, находим

, и затем рассчитываем , как показано выше (5), и .

4.3. Определение периода колебаний математического маятника.

Рассчитать приведённую длину  по формуле (3), а также абсолютную и относительную  ошибки.

Изготовить математический маятник с длиной нити подвеса равной . Подвесить его, запустить колебания и измерив время t не менее 30 колебаний, рассчитывать , где n – число колебаний. Провести не менее 5 серий измерений. Найти среднее значение ., относительную и абсолютные ошибки для . Записать результат в виде , = … %.

Зная , по формуле (4) рассчитать , а также относительную и абсолютную ошибки. Сравнить полученные результаты для и . Сравнить значения  и со значениями и по п.4.1. и 4.2. Сравнить изобразить на числовой оси. Полученные результаты проанализировать.

  1.  Контрольные вопросы:
  2.  Что называется моментом инерции тела относительно оси вращения? В каких единицах он измеряется?
  3.  Почему размах колебаний маятников рекомендуется выбирать малым?
  4.  Оценить g из измерений и .
  5.  Оцените момент инерции стержня I относительно точки подвеса из измерений ,  и m.
  6.  Выработайте рекомендации по повышению точности выполнения данной работы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8576. Философия элейской школы 30.5 KB
  Философия элейской школы. Элейская школа (6-сер.5 века до н.э.) Наиболее важными ее представителями были Ксенофан, Парменид и Зенон. Основателем элейской школы считают Парменида и Ксенофана. К заметным представителям данной школы принадлежал т...
8577. Философия софистов и Сократа 30 KB
  Философия софистов и Сократа. Философия софистов. Софистика как философское учение (вт.пол.5 в. до н.э.) Софисты (любящие мудрость) не считали себя философами, они были платными учителями мыслить, говорить, делать. Считали, что нужно анализировать...
8578. Объективный идеализм Платона и его связь с пифагорейской традицией 32.5 KB
  Объективный идеализм Платона и его связь с пифагорейской традицией. Объективный идеализм Платона. Платон (428/427 - 347 гг. до н.э.) - ученик Сократа, которого считают основателем объективного идеализма. Самыми важными проблемами в философии Платона...
8579. Философская система Аристотеля 30.5 KB
  Философская система Аристотеля. Самостоятельная философская позиция Аристотеля началась с критики идеализма Платона. Почему же Аристотель критикует платоновское учение об идеях. Аристотель критикует это учение по нескольким направлениям. Прежде всег...
8580. Научная революция XVII века и особенности философии Нового времени 29 KB
  Научная революция XVII века и особенности философии Нового времени. Научная революция XVII века. Символами общественного прогресса в XVII веке становятся первые буржуазные резолюции в Нидерландах (конец XVI - начало XVII вв.) и Англии (середина...
8581. Философские взгляды Ф. Бэкона 29.5 KB
  Философские взгляды Ф. Бэкона. Фрэнсис Бэкон (1561-1626) - крупный английский философ, предложивший философское обоснование для экспериментальной науки. Главным трудом Бэкона является сочинение Новый Органон. Название этого труда отсылает к логич...
8582. Рационалистическая философия Р. Декарта и Лейбница 33 KB
  Рационалистическая философия Р. Декарта и Лейбница. Рационалистическая философия Р. Декарта. Рене Декарт (1596) - французский философ, стоявший у истоков рационалистической традиции. Исходной точкой в концепции Декарта является сомнен...
8583. Материализм Дж. Локка и Т. Гоббса 27.5 KB
  Материализм Дж. Локка и Т. Гоббса Материалистический сенсуализм усматривает в чувственной деятельности человека связь его сознания с внешним миром, а в показаниях его органов чувств - отражение этого мира. Видными...
8584. Учение Б. Спинозы о субстанции 30.5 KB
  Учение Б. Спинозы о субстанции. Онтологическая функция понятия Бога, в особенности пантеистического, состоящая в максимальном заострении проблемы единства мира, в высокой степени присуща философской доктрине Спинозы. Уже в первом своем произведении ...