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

52942. Задачі Ейлера 2.09 MB
  Захоплення математикою здебільшого починається з міркування над якоюсь цікавою задачею. Вона може зустрітися на уроці, на заняті математичного гуртка, в математичній літературі. Завдання сучасної школи виховати творчу особистість. Знання, навички уміння здобувають в результаті власної активної діяльності.
52943. Використання ігрового методу навчання іноземної мови на прикладі казок. Тестові завдання 49 KB
  A beautiful princess lives in a palace with her father the King and her seven sisters. She has got a golden ball. Every day she plays with her ball in the garden of the palace. There is a deep, dark pond in the garden. When the weather is hot, the princess likes to play near the pond. One day she drops her ball into the pond.
52944. 10 самых интересных фактов об автомате Калашникова 23 KB
  Его официальное название – 762мм автомат Калашникова образца 1947 года АК47. В США автомат Калашникова можно приобрести за 70350 долларов. Автомат Калашникова входит в Книгу рекордов Гиннесса как самое распространенное оружие в мире.
52947. Развитие стереометрического воображения на начальном этапе обучения 310.5 KB
  Основная задача факультатива: расширить пространственные представления учащихся, развивать умения выполнять чертежи, развивать логическое мышление учащихся 5-6 классов
52948. London Virtual Tour. The Places of Interest in London 300.5 KB
  T.: The theme of our lesson is “Virtual tour about London”. Today we’ll speak about sightseeing in London. We’ll learn some new facts about London, places of its interest by reading, speaking, listening, watching the presentation of your classmates, where some of you will be guides; we’ll do quiz and tests.
52949. Англійська мова з «Family and Friends» - весело і цікаво! 94 KB
  Як мені здається, ми ще не мали такого підручника, який би так ефективно і ефектно поєднував методику навчання англйської мови її носіїв і методику навчання мови як іноземної. А сам вчитель вперше отримав повне методичне забезпечення: не лише класичний комплект (Class Book, Workbook) та книжку для вчителя, а й повний дедактичний комплект.
52950. Being a Personality 281 KB
  Good morning pupils! I’m glad to see you at our lesson. I want to announce that we are going to speak about family relations today. I want you to accumulate a better vision of the subject that seems to be so trivial at first sight. Really, what can be said about a family? But we are to remember that it is a very complicated phenomenon. It’s worth investigating and that is what we are going to do today.