МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 11Следующая ⇒

1. Снимите маятник с кронштейна и измерьте расстояние между ребрами призм. Измерения произведите стальной метровой линейкой с точностью до 1мм.

2. Установите подвижную чечевицу в произвольном положении и закрепите ее. После этого с помощью подставки в виде трехгранной призмы, помещенной на столе, определите положение центра тяжести (центра масс) маятника и измерьте расстояние между центром тяжести и ребрами призм 1 и 2 соответственно a₁ и a₂ .

3. Установите маятник на кронштейн так, чтобы опорой служила призма 1. Измерьте время 20 полных колебаний и определите период колебаний маятника T₁ относительно призмы 1. Измерения повторите несколько раз.

4. Снимите маятник с кронштейна и, повернув его на 180 ^o, установите так, чтобы опорой служила призма 2. Измерьте время 20 полных колебаний и определите период колебаний маятника T₂ относительно призмы 2. Измерения повторите несколько раз.

5. По формуле (2) рассчитайте величину ускорения свободного падения g и оцените погрешность полученного результата.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Nп/п	T₁ (с)	T₂(с)	a₁(мм)	a₂(мм)	L (мм)
1.					-
2.					-
3.					-
4.					-
5.					-
Средее

7. Проанализируйте полученные результаты. Сделайте соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какой маятник называют физическим; оборотным? При каких условиях он совершает гармонические колебания?

2. От чего зависит период колебаний физического маятника?

3. Какое свойство тел характеризует момент инерции?

4. Что утверждает теорема Штейнера?

5. Чем объясняется зависимость ускорения свободного падения от широты места?

ЛИТЕРАТУРА

1. М.М.Архангельский. Курс физики. Механика. - М. 1976, гл. Х1V, § 3.

2. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. - М. 1974. т.1. §§ 35, 42, 66.

3. И.В.Савельев. Курс общей физики. - 1968. т.1. §§ 38, 62, 66, 67.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Экспериментальная установка (рис.2) состоит из вертикальной стальной стойки 1, на верху которой укреплена опора для призмы оборотного маятника 2. Относительно этой опоры происходят колебания маятника.

При качании нижняя часть маятника периодически прерывает световой поток, падающий на фотодатчик 3 от осветителя, укрепленного в нижней части стойки 1.

Импульсы, формируемые фотодатчиком, используются для автоматического счета числа колебаний маятника. Счет числа колебаний маятника начинается после нажатия кнопки " ПУСК", расположенной на пульте управления 4. После нажатия кнопки " СТОП " процесс счета колебаний завершается. Счетчик колебаний при этом указывает число полных колебаний N, совершенных маятником, а секундомер - время Dt , в течение которого это произошло. Величины N и Dt позволяют оп ределить период колебаний маятника:

. .

Следует отметить, что время колебаний Dt , фиксируемое электронным секундомером, определяется с высокой точностью (до 0, 002 с).

Для получения высокой точности измерения периода колебаний маятника рекомендуется провести не менее 8 серий измерения времени Dt 20 полных колебаний маятника или провести двукратное измерение времени 100 колебаний.

Измерения периода колебаний производят относительно обеих призм и в результате находят периоды колебаний T₁ и T₂ . . Далее с точностью до 1 мм измеряют расстояние между ребрами призм L и расстояние a₁ (или a₂ ) от одной из призм до центра масс маятника. Положение центра масс (центра тяжести) находят экспериментально путем уравновешивания маятника на ребре стальной призмы. Измерения расстояний a₁ и a₂ производят стальной линейкой с точностью 1 мм.

ПРИМЕЧАНИЕ: Электронный блок, служащий для измерения периода колебаний оборотного маятника, смонтированного на стене. имеет такие же параметры, как и случае настольного варианта установки, описанноговыше

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

ОПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы : изучение оптического дифракционного метода измерения

скорости ультразвука.

Приборы и принадлежности : оптическая дифракционная установка,

генератор с блоком питания, волномер

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Ультразвуком называют продольные механические волны, частота которых превышает 20 кГц. В настоящее время для получения ультразвуков применяются три типа излучателей: механические, пьезоэлектрические и магнитострикционные.

Механические излучатели изготавливаются в виде свистков или сирен специальной конструкции. Последние применяют в технике для приготовления тончайших эмульсий, для осаждения пыли или дыма, для интенсификации процессов горения.

В магнитострикционных излучателях используется свойство ферромагнитных материалов изменять свои размеры и форму под действием магнитного поля, называемое магнитострикцией.. При помещении ферромагнетика в переменное магнитное поле наблюдается изменение его линейных размеров. Так, например, если в катушку с переменным током поместить никелевый стержень, то он будет изменять свою длину с частотой в два раза большей частоты тока (следует заметить, что при соответствующем подмагничивании частота колебаний стержня может быть равной частоте переменного тока).

Относительное изменение длины при магнитострикции невелико и составляет приблизительно 0, 00001; однако, при совпадении частоты тока с собственными колебаниями стержня, амплитуда смешений достигает больших значений, относительное изменение длины стержня при этом может достигать 0, 0001.

Магнитострикционный эффект обратим, и это свойство часто используется для измерительных целей. Если никелевый стержень поместить в катушку с намотанной на нее проволокой и возбудить в нем продольные колебания, то в катушке возникает ЭДС индукции.

В пьезоэлектрических излучателях используется свойство некоторых кристаллов электрически поляризоваться при растяжении или сжатии (пьезоэлектрический эффект). Такими свойствами обладают кристаллы кварца, турмалина, сегнетовой соли и др.

В последнее время для получения ультразвука широко используются специальные керамики, обладающие пьезоэлектрическими свойствами (например, керамика из титаната бария). Из естественных кристаллов чаще всего используется кварц.

Для получения ультразвука из кварца вырезаются специальным образом пластинки (Х-среза). При помещении такой пластинки в переменное электрическое поле ее толщина периодически изменяться с изменениями электрического поля. Однако эти изменения невелики, поэтому для возбуждения ультразвука пластинку заставляют колебаться на резонансной частоте ( на одной из нечетных гармоник (1-й, 3-й и т.д.).

Вынужденные колебания пластинки, происходящие на одной из резонансных частот, передаются в окружающую среду (газ, жидкость, твердое тело) и возбуждают в ней ультразвуковые волны.

Существует несколько способов обнаружения и исследования ультразвукового поля. В данной работе рассматривается группа оптических методов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒