Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Учреждение образования
«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
кафедра математики и физики
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1.1
по дисциплине
«ФИЗИКА»
для студентов всех специальностей
Минск 2006
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1) Ознакомиться с теорией маятника.
2) Экспериментальное определить ускорение свободного падения в данном географическом месте с помощью математического маятника.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
Простой маятник на кронштейне, секундомер, линейка.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ
Колебаниями называются любые процессы, обладающие определенной степенью повторяемости. Простейшим видом колебаний является гармонические колебания. Гармоническим колебанием физической величины х называется процесс изменения ее во времени t по закону синуса или косинуса:
или ,
где амплитуда колебания; круговая или циклическая частота; время одного полного колебания (период); – фаза колебания; начальная фаза колебания.
Из определения гармонического колебания следует, что период колебания является наименьшим промежутком времени, по истечении которого движение полностью повторяется.
Гармонические колебания совершают маятники под действием силы тяжести, если углы отклонения от отвесного положения (положения равновесия) малы. Маятники бывают простые и сложные. Тело малых размеров (материальная точка), подвешенное на длинной нити, растяжением и весом которой можно пренебречь, называют простым или математическим маятником.
Период колебания такого маятника равен
, (1)
где l – длина нити; g – ускорение свободного падения.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
В данной работе используемый маятник представляет собой тяжелый шарик, подвешенный на длинной тонкой нити (рис. 1). Период колебаний его при угле отклонения можно рассчитать по формуле (1), потому что в пределах точности измерений такой маятник можно принять за простой или математический.
Из формулы (1) следует, что ускорение свободного падения равно:
, (2)
где длина простого маятника, то есть расстояние между точкой подвеса и центром тяжести шарика.
|
Рис. 1 |
Для определения по формуле (2) нужно опытным путем найти и . Измерение осложняется тем, что приходится определять положение точки подвеса и центр тяжести шарика. Однако эти трудности можно обойти и определить без непосредственного измерения . Для этого шарик подвешивают на нити так, чтобы можно было увеличивать или уменьшать длину нити маятника.
Если определить период колебаний при длине нити , а затем, укоротив (или удлинив) нить (рис. 2), снова определить период при длине , то ускорение можно рассчитать следующим путем:
, ,
,
откуда
. (3)
|
Рис. 2 |
Из формулы (8) следует, что для опытного определения нужно найти изменение длины маятника и нет необходимости измерять длины маятников и .
Изменение длины маятника определяют по перемещению точки крепления свободного конца нити.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.На кронштейне, укрепленном на потолке, подвешивается маятник длиной . Свободный конец нити прикреплен к штырьку, вставленном в гнездо на стене.
2. Отклоняют маятник на угол порядка (размах нижнего конца 8-10 см) и предоставляют ему свободно колебаться. Пропустив 3-4 полных колебания, пускают секундомер в тот момент, когда маятник достигает максимального отклонения, и измеряют время для (50 100) полных колебаний маятника. Определяют период
.
3.Описанные в пункте 2 операции повторяют еще 4-5 раз и по полученным значениям вычисляют среднее значение периода колебаний при длине маятника .
4.Укоротив маятник за счет перемещения штырька в другое гнездо, отклонить маятник на небольшой угол и снова определить его период колебаний при новой длине . Нахождение осуществляется аналогично определению .
5.Измерить разность длин маятников -, равную расстоянию между гнездами, в которые вставлялся штырек.
6. Полученные данные , и – подставляют в формулу (3) и рассчитывают величину для данного географического места.
7. Запись результатов измерений и вычислений внести в таблицу:
|
№ |
для |
для |
|||||||||
|
- |
|||||||||||
|
1 |
|||||||||||
|
2 |
|||||||||||
|
3 |
|||||||||||
|
4 |
|||||||||||
|
5 |
8.Рассчитать погрешность и записать результат в стандартном виде.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ