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

25571. екарт и формирование французского материализма в XVIII в 32.5 KB
  Все свойства живой природы продукты развития материи. Человек совершеннейшая часть природы. Законы природы распространяются на внутренний мир человека. Все обусловлено законами природы природный детерминизм Социальный детерминизм: К.
25572. Социологическое направление во французской философии и психологии в XIX веке 34.5 KB
  Обычаи моральные и юридические нормы представляют общественную силу господствующую над сознанием каждого отдельного человека. В двойственности заключается отличие человека от животных: у них нет общественного опыта. Они отражают различные стороны общественной жизни и называются коллективными представлениями: закрепляются в языке; обладают всеобщностью и необходимостью; являются продуктом длительного развития; создаются обществом а не личностью; оказывают принудительное воздействие на человека; они аффективно окрашены и принимаются...
25573. Радищев: о человеке, смертности и бессмертии 29.5 KB
  Радищев: о человеке смертности и бессмертии Украинский мыслитель Г. Радищев. Радищев ссылается на труды Гоббса Декарта Спинозы Пристли Локка французских материалистов опирается на знания по медицине но не меньше чем его материалистические взгляды его психологию определяла гуманистическая этика. Полемизируя с дуализмом Декарта Радищев отрицал существование души как самостоятельной субстанции.
25574. Н. Г. Чернышевский (1828 – 1889 ) о предмете и методах психологии 26 KB
  Чернышевский 1828 1889 о предмете и методах психологии Был сподвижником Добролюбова. Один из первых материалистов в России поставил вопрос о предмете задачах и методах научной психологии. Отсюда выводит главную задачу психологии: выяснение причин и законов протекания психических явлений. Причины и психические закономерности которые должны составить предмет психологии: Зависимость человеческой психики от внешнего мира от физиологических процессов протекающих в телесных органах органы чувств мозг НС.
25575. Основные направления в развитии психологии внутри естествознания 26 KB
  Важнейшей естественнонаучной основой психологии является физиология и поэтому прежде всего от ее состояния зависели судьбы психологии. Отдельные специальные области физиологии развились настолько что они вплотную подошли к экспериментальной разработке проблем издавна относящихся к ведению психологии: нервномышечная физиология физиология органов чувств анатомия и физиология ГМ Наряду с ними проникновению экспериментального метода в психологию способствовали астрономия физическая оптика и акустика биология психиатрия.
25576. Оформление психометрии как экспериментальной области измерения времени психических реакций 28.5 KB
  В результате установил что большее время занимают психофизиологические процессы на уровне высших отделов ЦНС тогда как в периферических частях скорость протекания нервных процессов подвержена меньшим изменениям под влиянием воздействующих факторов. В работах Экснера проблема личного уравнения всё более выступала как физиологическая поэтому он предложил заменить название на время реакции. Этот временной интервал носил предварительный и приблизительный характер точное время осталось не установленным. С помощью этого эксперимента он...
25577. Создание Фехнером психофизики 29.5 KB
  В центре его интересов оказался давно установленный рядом наблюдателей факт различий между ощущениями в зависимости от того какова первоначальная величина вызывающих их раздражителей. Занявшись изучением того как изменяются ощущения различных модальностей опыты ставились над ощущениями которые возникают при взвешивании предметов различной тяжести при восприятии предметов на расстоянии при вариациях в их освещенности и т.Вебер который ввел понятие об едва заметном различии между ощущениями. В тех случаях когда минимальный прирост...
25578. Гельмгольц: эмпирическая теория зрения и резонансная теория слуха 33.5 KB
  Экспериментальная психофизиология Гельмгольца. Гельмгольц: эмпирическая теория зрения и резонансная теория слуха. Гельмгольца занимали вопросы психофизиологии зрения и слуха. Гельмгольц приступает почти сразу же после своих известных опытов по измерению скорости проведения нервного возбуждения 1851.
25579. Вундт и его реформаторская роль в оформлении психологии как самостоятельной и экспериментальной науки 31 KB
  Первым вариантом психологии как самостоятельной науки явилась физиологическая психология В. Основания физиологической психологии Вундта явились началом психологии как самостоятельной науки. он создал психологическую лабораторию на базе которой через два года был создан Институт экспериментальной психологии с самого начала превратившийся в международный центр по подготовке психологов.