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

80027. Сравнение регуляторов LQR и MPC с наблюдателем высокого порядка 1.24 MB
  Чтобы понять как все происходит внутри колонны требуется рассмотреть некоторые тонкости. Первый элемент который необходим для работы колонны это сырьевой насос перекачивающий сырую нефть из складского резервуара в систему. Внутри ректификационной колонны находится набор тарелок в которых проделаны...
80029. Оценка доходности и ликвидности в ВТБ 24 1.21 MB
  Основная цель деятельности коммерческого банка - получение максимальной прибыли при обеспечении устойчивого длительного функционирования и прочной позиции на рынке. Поэтому прибыли и факторы влияющие на ее динамику занимает одно из центральных мест в анализе деятельности коммерческого банка.
80031. Исследование уровня жизни граждан и его реализации в сфере социального обеспечения 300 KB
  Однако не исключено, что при неразумной государственной политике грядущим поколениям России достанется дряхлеющее в борьбе с центробежными тенденциями и переворотами государство, расколотое и разлагающееся под бременем бедности и нищеты общество, больное и полуграмотное по стандартам...
80032. Створення об’єктивної картини проблем сучасної телерадіожурналістики на прикладі конкретних публікацій збірника «Теле- та радіожурналістика» 275.09 KB
  На сучасному етапі розвитку електронних засобів масової інформації журналіст радіо і телебачення виступає одночасно в кількох іпостасях здобувача укладача редактора аналітика оформлювача тлумача коментатора оглядача інформації та безпосереднього виконавця ролі її дикторського озвучування.