50421

Изучение физического маятника. Экспериментальная проверка зависимостей между физическими величинами, характеризующими колебаниями математического и оборотного маятников

Лабораторная работа

Физика

Экспериментальное определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника. экспериментальное определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Русский

2015-01-16

100.5 KB

1 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

 

Лабораторная работа М-7

Изучение Физического маятника

 

       

                                                      Выполнил:

                                                                         Студент группы Э-33

                                                                            Атян Вилямин Маркович

                                                 Проверил:

                                                    Онищук В. Н.

Брест 2005г.

Цель работы:

– экспериментальная проверка зависимостей между физическими величинами, характеризующими колебаниями математического и оборотного маятников.

– экспериментальное определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

– экспериментальное определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника.

Приборы и принадлежности: универсальный маятник FPM-04 с миллисекундомером и счетчиком числа периодов.

Задание№1. Определение ускорения свободного падения с помощью

                      математического маятника.

1. Пусть сначала l=49 cм, а шаг равен1,5 см. Проведем измерения времени 10 полных колебаний, а затем посчитаем период Т одного полного колебания Т=. Теперь составим таблицу значений периодов Т при соответствующих длинах  l маятника:

l1=49 cм→T1=1,409 с.

l2=47,5 cм→Т2=1,389 с.

l3=46 cм→Т3=1,366 с.

l4=44,5 cм→T4=1,346 с.

l5=43 cм→Т5=1,322 с.

l6=41,5 cм→Т6=1,301 c.

l7=40 cм→T7=1,275 с.

2. Тi и li связаны между собой уравнением:

, где l0 – некоторая постоянная. y=T2. Отсюда y=A·l+B, где A=, B=A·l0.(1)

Найдем А и В по методу наименьших квадратов.

, , n – число измерений.

Вычислим A и B:  А=0,0398, В=0,0382.

3. Изобразим наилучшую прямую по значениям yi и li:

l1=49 cм→y1=1,9884

l2=47,5 cм→y2=1,9287

l3=46 cм→y3=1,869

l4=44,5 cм→y4=1,8093

l5=43 cм→y5=1,7496

l6=41,5 cм→y6=1,6899

l7=40 cм→y7=1,6302

Используя найденные значения А и В найдем g и l0 по формулам (1):

g=9,9 м/с, l0=0,96.

4. Экспериментальные точки могут ложиться на прямую y=A·l+B не совсем точно. Можно оценить степень достоверности соответствия экспериментальных значений (li,yi) линейной зависимости, используя критерий согласия Пирсона. Для этого вычислим χ2:

χ2=, где Δyi – погрешность измерения в i-ом опыте. Т. к. yii, то погрешность измерений yi равна: Δyi=2 Тi·ΔТi=10-3· Тi2, учтено, что.

χ2≈1,133. n=7–(2+1)=4 – число степеней свободы. Тогда найдем доверительную вероятность Р по таблице: Р≈89%.

Задание№2. Определение ускорения свободного падения с помощью  

                      оборотного маятника.

  1.  Соберем оборотный маятник.
  2.  Для того, чтобы точность определения свободного падения была достаточно высокой,  необходимо выполнение условия:

1,5d2<d1<3d2.

Пусть d2=10 см, тогда d1=20 см.

  1.  Установим маятник на вкладыши верхнего кронштейна опорной призмой, находящейся вблизи свободного конца стержня на расстоянии d1 от центра масс маятника. Измерим время 10 полных колебаний маятника. А затем вычислим период Т1 одного полного оборота маятника.

t11=11,982c.

t12=11,980c.

t13=11,980c.

t14=11,982c.

t15=11,985c.

Тогда среднее время равно t=11,9818 c. Период одного полного колебания равен =1,19818.

Затем перевернем призму и измерим найдем теперь период Т2.

t21=13,378c.

t22=13,383c.

t23=13,388c.

t24=13,381c.

t25=13,377c.

Тогда среднее время равно t=13,3814 c. Период одного полного колебания равен =1,33814.

4*. Используя формулу (2), рассчитаем погрешность измерения ускорения свободного падения.

g,       где Т0=. Здесь Δd1, Δd2, ΔT1, ΔT2 – погрешности измерения расстояния d1 и d2 и периодов T1 и T2.

Отсюда Δg=0,1 м/с.

Задание№3. Определение ускорения свободного падения и момента инерции

                      оборотного маятника по методу наименьших квадратов.

1. Повторим измерения, изменяя d1 на 1 см.(от 20 до 25)

d=21 cм→T1=1,2219 с.

d=22 cм→Т2=1,2267 с.

d=23 cм→Т3=1,2328 с.

d=24 cм→T4=1,2421 с.

d=25 cм→Т5=1,2519 с.

2. Значения y=T2 и xi=di должны быть связаны соотношением:

где А и В – неизвестные постоянные. Наилучшие значения А и В:

, где n – общее число измерений.

Найдем значения А и В по предыдущим формулам:

А=12,5585.  В=0,0425.

Используя найденные значения А и В, найдем ускорение свободного падения g и момент инерции маятника Ic относительно оси, проходящей через его центр масс:

 

Подставив данные в уравнения, получим g=9,3 м/с Ic=777 кг·м2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6782. Технологія опрацювання інформації друкованих та електронних інформаційних джерел 886.6 KB
  Технологія опрацювання інформації друкованих та електронних інформаційних джерел. 2.Електронний спосіб аналізу та компонування інформації для проекту. 3.Сутність написання рефератів. Технологія написання навчальних, контрольних, службових та творчих...
6783. Мета, завдання і значення дизайну як сучасного методу проектування 454.62 KB
  Мета, завдання і значення дизайну як сучасного методу проектування. Основні принципи художнього конструювання. Послідовність художнього конструювання об'єктів технологічної діяльності. Технологія виконання проектної пропозиції. Мета, за...
6784. Основні етапи розробки дизайн-проекту 265.54 KB
  Основні етапи розробки дизайн-проекту. 2.Поняття експертиза виробу. 3.Поняття проектно-технологічна документація. 1.Основні етапи розробки дизайн-проекту. На цьому етапі, також здійснюється виготовлення робочої моделі та виконання робочих креслень. ...
6785. Загальні питання ергономіки. Ергономічний аналіз технологічного процесу по виготовленню певного об’єкта 74.34 KB
  Загальні питання ергономіки. Ергономічний підхід до організації праці. Ергономічний аналіз технологічного процесу по виготовленню певного об’єкта. Загальні питання ергономіки. На даний час, ергономіка являє собою достатньо розвинен...
6786. Екологічні і техногенні проблеми в перетворювальній діяльності людини 229.08 KB
  Екологічні і техногенні проблеми в перетворювальній діяльності людини Проблеми загальносвітового рівня - демографічні, екологічні, енергетичні. Техногенні проблеми в суспільстві. Інформаційна система спостереження та аналізу стану природи...
6787. Економічний аналіз проекту. Загальне поняття про економічну систему, продуктивні сили, засоби виробництва, три основних питання економіки 49.94 KB
  Економічний аналіз проекту Загальне поняття про економічну систему, продуктивні сили, засоби виробництва, три основних питання економіки продуктивність праці та основні її показники (норма часу, норма продуктивності). Прибуток і рен...
6788. Шляхи економії матеріальних ресурсів проекту (підвищення якості об’єктів проектування, зменшення ваги, багаторазове використання деяких матеріалів тощо) 37.17 KB
  Шляхи економії матеріальних ресурсів проекту (підвищення якості об’єктів проектування, зменшення ваги, багаторазове використання деяких матеріалів тощо). 2.Поняття маркетингу як дослідження ринку певного регіону. 3.Дослідження потреб ринку. 1.Ш...
6789. Проектування професійного успіху 44.46 KB
  Проектування професійного успіху Основні функції професійної діяльності. Професійна діяльність та професійне самовизначення. Основні поняття: культура праці, професійне становлення особистості, професійна кар’єра. Основні функції профес...
6790. Суть та призначення портфоліо в професійній та в освітній діяльності людини 27.29 KB
  Суть та призначення портфоліо в професійній та в освітній діяльності людини. 2.Основні частини портфоліо в залежності від майбутньої професії. 1.Суть та призначення портфоліо в професійній та в освітній діяльності людини. Портфо...