Выполнение работы

1. Опорные втулки А и В закрепите симметрично на расстоянии 7—10 см от концов цилиндрического стержня.

2. Установите маятник так, чтобы опорная втулка А служила осью вращения. Отклоните маятник от положения равновесия на угол, не превышающий 2⁰. Проведите 5—7 измерений периода колебаний Т_А. Найдите среднее значение периода Т_А.

3. Установите маятник так, чтобы опорная втулка В служила бы осью вращения оборотного маятника. При этом опорную втулку В установите на расстоянии l = 60 см от втулки А (положение втулки А во время выполнения упражнения не изменяйте). Проведите 5—7 измерений периода колебаний Т_В. Найдите среднее значение периода Т_В. Результат занесите в таблицу 2.

Таблица 2

l, см			…
ТВ, с

4. Снимите зависимость периода Т_В от расстояния l между опорными втулками (втулка А находится в фиксированном положении). Для этого рекомендуется использовать диапазон расстояний l = 60…34 см с интервалом их изменения ∆ l = 2 см. Постройте график зависимости Т_В(l). Графически (рис. 4) определите расстояния l₁ и l₂, для которых Т_В = Т_А.

5. Из-за перемещения опорной втулки В момент инерции маятника и положение его центра масс изменились. Следовательно, значение периода колебаний относительно оси А также изменилось. Чтобы учесть эти изменения необходимо провести измерение периодов колебаний Т_А и Т_В при одинаковых значениях l. Для этого установите между втулками расстояние l = l₁ – 3 см (втулка А по-прежнему должна находиться в фиксированном положении). Определите по очереди периоды Т_А и Т_В.

Рис. 4 Пример графика зависимости T_В(l)

6. Повторите п. 5, изменяя расстояние l в интервале от (l₁ – 3) см до (l₁ + 3) см с шагом в 1 см. Результаты занесите в таблицу 3.

Таблица 3

l, см	l1 – 3 см	l1 – 2 см	…	l1 + 3 см
ТА, с
ТВ, с

7.

Постройте графики зависимостей Т_А = f(l) и Т_В = f (l) на одном листе миллиметровой бумаги (рис.5). По точке пересечения графиков определите приведенную длину оборотного маятника l = λ и соответствующий ей период колебаний T₀ = Т_А = Т_В.

Рис5 Определение приведенной длины
оборотного маятника графическим способом

8. По формуле (14) рассчитайте ускорение свободного падения. Оцените погрешность, учитывая погрешности измерительных приборов, приведенные в таблице1.

9. Определите период колебаний математического маятника, если длина его нити l = λ, сравните соответствующие периоды колебаний для физического и математического маятников.

Контрольные вопросы

1. От чего зависит ускорение свободного падения?

2. Получите зависимость ускорения свободного падения от широты.

3. Дайте определение математического и физического маятников.

4. Запишите основное уравнение динамики вращательного движения для физического маятника. Поясните смысл величин, входящих в него.

5. Сформулируйте теорему Штейнера.

6. Получите рабочую формулу для определения ускорения свободного падения при помощи оборотного маятника.

7. Что такое приведенная длина физического маятника? Для чего вводится это понятие?

8. Почему максимальный угол отклонения маятника не должен превышать 2°? Как будет двигаться математический маятник при больших углах отклонения?

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. М.:«Наука», 1977. С. 416.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. М.:«Наука», 1979. С.519.

3. Физический практикум. Механика и молекулярная физика. Под ред. Ивероновой В.И.. Изд-во «Наука», 1967. С.352

Дата добавления: 2015-07-24