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

48171. ПОЛІТОЛОГІЯ ЯК НАУКА І НАВЧАЛЬНА ДИСЦИПЛІНА 1.08 MB
  Витоки політичної думки сягають своїм корінням у найдавніші часи у IV III тис. Періодизація визрівання і розвитку світової політичної думки включає в себе чотири основних етапи. Грецькі філософи започаткували вивчення політичної мови й термінології досліджували такі політичні соціальні моральні цінності як свобода справедливість добро та ін. Початок звільнення політичної думки від релігійноетичної форми повязаний з поглядами видатного італійського мислителя епохи Відродження Нікколо Макіавеллі 1469 1527 котрі були...
48173. Понятие и предмет предпринимательского права 107 KB
  Понятие предпринимательской деятельности Принципы предпринимательской деятельности РФ ФЗ о лицензировании отдельных видов деятельности Классификация юридических лиц Отношения возникающие в процессе государственного регулирования предпринимательской деятельности государственный контроль в виде налогового контроля финансового контроля сертификации стандартизации и тд Отношения организационно-имущественного характера которые создают условия для осуществления бизнеса создание реорганизация ликвидация.
48174. Правознавство. Курс лекцій 1.38 MB
  Курс лекцій МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ БІЗНЕСКОЛЕДЖ Н. Основи Конституційного права України 30 4. Загальна характеристика Конституції України її місце в системі законодавства 30 4. Громадянство України як один із інститутів конституційного права 32 4.
48175. Механизмы, лежащие в основе законов Г. Менделя 895 KB
  Отсутствие взаимодействия генов. Отсутствие сцепления генов. Гены отвечающие за развитие разных признаков например А и В не сцеплены между собой в группе сцепления генов а сочетания их аллелей образуются случайным образом в равных соотношениях. Расположение генов отвечающих за изучаемые признаки в разных парах хромосом несцепленность.
48176. Прибуток та рентабельність 58 KB
  Рентабельність це відносний показник прибутковості який характеризує ефективність витрат підприємства загалом або ефективність виробництва окремих видів продукції. Для їх розрахунку використовуються показники чистого доходу виручки від реалізації валового прибутку прибутку від операційної діяльності від звичайної діяльності а також чистого прибутку які співвідносяться із загальною сумою витрат на виробництво та реалізацію собівартістю виробленої реалізованої продукції собівартістю одиниці продукції тощо. Розрізняють наступні...
48179. Стратегічний менеджмент 2.52 MB
  У системі підготовки менеджерівекономістів основні завдання дисципліни полягають у наступному: засвоєння методології та методів стратегічного менеджменту; отримання знань та вироблення практичних навичок аналізу оцінки взаємозв'язку між ринковим попитом діяльністю конкурентів якістю їх продукції з одного боку та потребами і можливостями своєї компанії її здатністю задовольнити потреби клієнтів з іншого боку; формування навичок моделювання ситуації; розвиток інтелектуальних і творчих...