70754

Изучение гармонических колебаний

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Изучить гармоническое колебательное движение на примерах колебаний математического физического и оборотного маятников. Свойства гармонических колебаний: Частота колебаний не зависит от амплитуды.

Русский

2014-10-26

170 KB

2 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

БЕЛАРУСЬ

Гомельский государственный технический университет

имени П.О.Сухого

Кафедра физики

Лабораторная работа № 1-7

Начало работы

Выполнил студент гр. Э-13

                                                                                  Колесников П.М.

                                                                                                  Принял преподаватель

                                                                              Проневич О.И.

г. Гомель, 2001

Тема:                               Изучение гармонических колебаний.

Цель работы:  Изучить гармоническое колебательное движение на примерах                колебаний математического, физического и оборотного маятников. Используя математический и оборотный маятник, определить ускорение свободного падения.

Приборы:       Универсальный маятник РМ-04, и другие приборы входящие в состав системы приборов для лаборатории «физические основы механики».

Теоретическая часть:

    Гармоническим колебательным движением является движение, при котором тело движется во времени по синусоидальному или косинусоидальному  закону.

Свойства гармонических колебаний: - Частота колебаний не зависит от амплитуды.

                       - Принцип суперпозиций.

Уравнением движения гармонического осциллятора  является уравнение вида:

,       где     

,   где       А   -    амплитуда колебаний

                                        - фаза колебаний

        

Частота:        

Период:  

Затухающие синусоидальные колебания:

,   где величина  - амплитуда затухающих колебаний,  - коэффициент затухания ,  - собственная частота затухающих колебаний.

Затухающие колебания представляют собой непериодические колебания. Если  , то для характеристики затухающих колебаний используют логарифмический дескремент затухания  - это натуральный логарифм отношения амплитуды отстоящих друг от друга на период:

Если  - такое движения системы не имеет колебательного характера и называется апериодическим.

   Добротность – безразмерная величина, равная произведению  на отношение энергии колебательной системы в произвольный момент времени  к убыли этой энергии за промежуток времени от  до  

для слабо затухающих колебаний   

  Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды колебаний при приближении циклической частоты возмущающей силы к значению резонансной частоты.

  Физический маятник – твердое тело, имеющее возможность колебаться под действием силы тяжести вокруг неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести тела.

  Уравнение движения маятника имеет вид:  ,  - расстояние от центра инерции маятника до оси качения  (при малых колебаниях):

  Циклическая частота колебаний физического маятника:

  Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити и совершающая колебания в вертикальной плоскости под действием силы тяжести (предельный случай физического маятника).

,                                  

  Приведенной длиной физического маятника называется длина математического маятника, имеющего такой же период же период колебаний:

       

  Оборотный маятник – разновидность физического маятника:

            

Ход работы.

  1.  Определение ускорения силы тяжести с помощью математического маятника:
    •  Измеряем время n=10 полных колебаний математического маятника, опыт повторяем три раза:                                    

                                        Таблица №1

 

t,c

tср,c

Tср,c

g,m/c2

,m

1

12,808

 

 

2

12,807

12,809

1,281

9,625

0,4

3

12,811

 

 

 

 

  •  Находим абсолютную и относительную погрешности измерений:

                       

  1.  Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника:
    •  измеряем время 10 полных колебаний оборотного маятника, опыт повторяем три раза:

- Переворачиваем маятник и измеряем время 10 полных колебаний оборотного маятника, опыт повторяем три раза:

          

  •  При T1=T2, расстояние между опорами   
    •  По формуле  находим ускорение силы тяжести:

Определение момента инерции маятника:

  1.  Собираем маятник в соответствии с требованием опыта и устанавливаем на опору.

Определяем момент инерции маятника при разных положениях груза по формуле:

  •  Все измерения согласно опыта записываем в таблицу:

6. Строим график зависимости :

7. Вывод:  Изучили гармоническое колебательное движение на примерах                колебаний математического, физического и оборотного маятников. Используя математический и оборотный маятник, определили ускорение свободного падения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

768. Інструментальні засоби візуального програмування 32.5 KB
  нструментальні засоби візуального програмування. Оголошення та застосування масивів для вирішення поставленої задачі.
769. Місце, роль та потенціал розвитку Аргентини у міжнародному торгівельному просторі 1.51 MB
  Абсолютні показники розвитку зовнішньої торгівлі. Результуючі показники розвитку зовнішньої торгівлі. Аналіз структурних показників на підставі питомої ваги. Аналіз показників інтенсивності. Рівень інтеграції у глобальну економіку. Стан та перспективи зовнішньоторговельної взаємодії з Україною.
770. Складання кошторису та аналіз прибутку і витрат на виробництво 212 KB
  Складання кошторису витрат на виробництво продукції. Кошторис витрат на виробництво й реалізацію за квартал. Визначення капіталовкладень у розвиток виробництва. Підприємство як суб`єкт господарювання: ознаки, цілі, напрямки діяльності.
772. Измерение теплоемкости 791 KB
  Изменение положения тигля в ячейке. Различие в теплофизических и физических характеристиках образца и стандарта. Отличие средней температуры образца от измеряемой температуры. Значения параметров кинетических уравнений элементарных стадий.
773. Creation of international business networks 447.93 KB
  Internal business environment Market space. External networks and alliances. Benefits of assotiations and networks. Risks and limitations. Define strategy. Forms of strategic alliances. Internationalization on SMEs. Measuring global business activities.
774. Проектирование механического привода к конвейеру 160 KB
  В проектируемом приводе используется двухступенчатый Планетарно-коническии горизонтальновертикальный редуктор. Быстроходная ступень - планетарная, тихоходная - коническая. Проектный расчет валов редуктора и подбор подшипников. Проектировочный тиходной коничесокой ступени.
775. Заболевания слизистой полости рта (стоматиты, молочница) 160 KB
  Воспалительные заболевания слизистой полости рта. Катаральный стоматит чаще встречается у детей грудного возраста и у дошкольников. Поражение слизистой полости рта грибками рода Candida.
776. Гельминтозы у детей 154.5 KB
  Заболевания, вызываемые гельминтами (аскариды, острицы, карликовый цепень, власоглав, бычий цепень, широкий лентец и др.) Личинка пробуравливает стенку тонкого кишечника и попадает в кровь.