Порядок выполнения работы в задании

1. Выписать данные спецификации измерительных приборов.

2. Закрепить одну из опорных призм на расстоянии 150 мм от конца стержня, другую – на расстоянии 40 мм от противоположного конца. Расстояние между ребрами призм при этом l₀=400 мм. Грузы В₁ и В₂ должны быть расположены так, как показано на рис. 6.3а. В дальнейшем положение призм и груза В₁, помеченного краской, не меняем.

3. Включить установку, нажав клавишу СЕТЬ на лицевой панели миллисекундомера. При этом должны загореться лампочки цифровой индикации миллисекундомера и лампочка фотодатчика. Подвесить оборотный маятник на одной из опорных призм. Нажать клавишу СБРОС. При этом лампочки индикации должны показать нули. Закрепить груз В₂, помеченный краской, как можно ближе к соответствующей призме. Записать в табл. 12.1 расстояние y от ребра призмы до центра масс груза.

4. Вывести маятник из положения равновесия, отклонив его угол 4-6⁰, и отпустить. При первом прохождении маятником положения равновесия начинается отсчет времени и числа полных колебаний маятника.

5. Для прекращения счета времени нажать клавишу СТОП. Клавишу СТОП следует нажать в тот момент, когда счетчик числа колебаний покажет число N+1=11. В этом случае счет времени прекратится после N=10 полных колебаний. Записать время t^/ десяти полных колебаний маятника в табл. 12.1.

6. Перемещая груз, помеченный краской, вдоль стержня с шагом, равным расстоянию между проточками (10 мм), повторить пункты 4-5 столько раз, чтобы груз В₂, помеченный краской, прошел все возможные положения у от ближайшей к нему призмы до конца стержня (рис.12.3а). При этом значения у_min=40 мм, у_max=140 мм.

7. Снять оборотный маятник с кронштейна, перевернуть его и подвесить на кронштейн с помощью другой призмы. Повторить опыты 4-6. Записать в табл. 12.1 значения t^//.

8. Сравнить значения t^/ и t^//, выбрать такое положение груза с меткой у₀, чтобы t^/»t^/^/. Для этого положения пункты 4-5 повторить три раза.

Данные установки и таблицы результатов измерений

Расстояние между призмами (приведенная длина физического маятника) l₀=40 мм, Dl=1мм.

Таблица 12.1 Таблица 12.2

у, мм	t^/, с	t^//, с		у₀, мм	t, с
. . .

Примечание. В табл.12.1 предусмотреть достаточное число строк (см. п. 6 и 8).

Обработка результатов измерений

1. По данным таблицы 12.1 построить график зависимости t^/(у) и t^//(у) в одной системе координат. Выбор масштаба необходимо согласовать с преподавателем.

2. Определить значения t₀ и у₀ точки пересечения графиков. Значение у₀ дает то положение груза с зеленой меткой, при котором периоды колебаний в прямом и перевернутом положении маятника будут равны. При таком положении груза расстояние между ребрами опорных призм оказывается равным приведенной длине l₀ физического маятника.

3. Рассчитать период колебаний Т₀ по формуле Т₀=t₀/N. Здесь N=10 – число колебаний.

4. По формуле (12.10) рассчитать ускорение свободного падения.

5. Провести статистическую обработку результатов трех измерений времени t при фиксированном значении у₀. Определить результирующую погрешность Dt₀.

6. По графику t(у) определить погрешности графического (полученного из условия пересечения графиков) значения t₀.

Расчет погрешностей для значений физических величин, определяемых графическим путем, весьма сложен (см., например, п. 2.6 теоретического введения). В данной работе используется метод оценки погрешности Dt₀- метод с помощью двух «полос». Рассмотрим примерный вид графика t(у) (рис.12.4). Каждая экспериментальная точка определена с погрешностью Dt. Нанесем на график значения погрешности ±Dt с помощью вертикальных черточек. В результате вместо экспериментальных кривых мы получаем так называемые «полосы». Заштрихованная область пересечения этих полос дает возможность определения погрешности Dt₀. Как это делается, видно на рис. 12.4.

7. Рассчитать погрешность определения Dg по следующей формуле:

8. Записать окончательный результат с учетом погрешности и доверительной вероятности.

Контрольные вопросы и задания

1. Какой маятник называют оборотным? Какие характеристики оборотного маятника вам известны?

2. Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера. Дайте пример ее применения.

3. Дайте определение понятию физического маятника, математического маятника.

4. Напишите формулу для периода колебаний физического маятника. Покажите, при каких условиях она переходит в формулу для периода колебаний математического маятника.

5. Дайте определение понятию «приведенная длина физического маятника».

6. Момент какой силы вызывает колебания физического маятника? Запишите выражение для момента этой силы.

7. Запишите дифференциальное уравнение малых колебаний маятника.

Лабораторная работа № 13

Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 141516 17 18 19 20 21 Следующая