За допомогою оборотного маятника (метод Бесселя) - Студопедія
У загальному випадку тіла довільної форми період коливань залежить від моменту інерції тіла відносної точки підвісу, однак і в цьому випадку можна використовувати формулу для математичного маятника, вводячи замість довжини математичного маятника наведену довжину фізичного маятника, що визначається як:
lП = J/ma;
де J-момент інерції, а відстань між точкою підвісу віссю обертання і центром мас маятника.
Застосування оборотного маятника визначення прискорення вільного падіння засноване на залежності періоду коливань від прискорення вільного падіння і властивості сполученості точки підвісу. Період коливань маятника не зміниться, якщо його підвісити у центрі гойдання, тобто. на відстані наведеної довжини від початкової точки підвісу.
Нехай у найпростішому випадку маятник є стрижнем з насадженими на нього двома призмами точки підвісу В і масивними вантажами С і Д. Переміщуючи вантажі, можна змінити положення центру мас, можна змінити і підбирати наведену довжину маятника.
Відповідно до теореми Штейнера про моменти інерції.
де J0-момент інерції щодо осі, що проходить через центр мас, а а-відстань від призми до центру мас . Тоді для маятника, підвішеного на призмі1.
а для маятника, підвішеного на призмі 2
Якщо підібрати положення вантажів або призм таким чином, щоб відстань між призмами дорівнювала наведеній довжині маятника, то
Відстань між призмами може бути виміряна з великою точністю, період коливань також можна виміряти дуже точно.
У загальному випадку не рівних періодів
Формула Бесселя визначення величини прискорення вільного падіння.
Вимірювання проводятьсяна автоматизованій установці ELWRO або на окремому маятнику.
1.Включіть установку в мережу і прогріти її протягом 10-15 хвилин.
2. Відхилити маятник від положення рівноваги на 2-3 см і відпустити.
Натиснути кнопку "скидання". Маятник при своєму русі періодично перекриває промінь світла від освітлювача до фотоелементу та формує імпульси, що запускають лічильник часу та лічильник періодів коливань.
Лічильник часу працює безперервно, лічильник періодів запускається імпульсами з фотоелемента та зраховує кількість повних коливань маятника.
Порахувати 100 вагань. Для цього у разі вікна лічильника періодів числа 99 натиснути кнопку «стоп». Лічильники включаються і вимикаються імпульсами, що виробляються при одній і тій же фазі коливання. Тому годинник і лічильник зупиняться наступного, тобто. 100 коливань.
Списати показання лічильника часу та визначити період коливань маятника.
3. Підвісити маятник на другій призмі (обернути його). Встановити скобу з освітлювачем та фотоелементом таким чином, щоб маятник перекривав світловий промінь, а скоба не заважала коливанням маятника. Знову виміряти період коливань.
4. Змістити один із вантажів на один поділ (1 см) і знову виміряти періоди коливань, підвішуючи маятник на першій та другій призмах.
5. Повторити вимірювання для 7 положень вантажу. При цьому зручніше переміщати вантаж, що знаходиться на вільному кінці маятника.
Звести результати до таблиці.
| Положення вантажу, що переміщається | Період коливань |
| Щодо призми 1 | Щодо призми 2 |
Побудувати на одному графіку залежності періодів коливань на першій і другій призмах від положення вантажу, що переміщується. Точка перетину кривих обох графіків дастьоднаковий період коливань Т.
Розрахувати прискорення вільного падіння, приймаючи l = 0,3824 м-коду.
Оцінка похибки, пов'язаної з амплітудою коливань маятника.
6. Встановити маятник на одній із призм. Відхилити його від положення рівноваги на 10 см та виміряти період коливань. Точно встановлювати відхилення немає сенсу, оскільки у процесі коливань амплітуда змінюється.
7. Послідовно використовуючи відхилення 8, 6, 5, 4, 3 та 2 см виміряти залежність періоду коливань від амплітуди. Точне значення Т вийде апроксимацією графіка до нульової амплітуди. Виразити у відсотках відхилення отриманого першому експерименті значення періоду коливань від отриманого для нульової амплітуди.
8. Провести виміри для другої призми.
Отримані похибки зміщують обидва графіки, отримані в першому експерименті вниз. Виправити графіки та отримати нову точку перетину. Виразити у відсотках різницю отриманих значень періодів коливань.
9. Визначити g отриманого значення Т.
Контрольні питання
1. Що називається математичним маятником? Що називається фізичним маятником?
2. Що називається наведеною довжиною фізичного маятника?
3. Як пов'язаний між собою коливальний та обертальний рух?
4. Як визначається прискорення вільного падіння з допомогою маятників?
5. Від чого і як залежить прискорення вільного падіння у різних точках поверхні Землі?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6
Визначення коефіцієнта теплопровідності повітря
Мета роботи: Ознайомитись з поняттями фізичної кінетики у процесі вимірювання теплопровідності повітря. Експериментально визначити коефіцієнт теплопровідності повітря. Оцінити похибку виміру.
Прилади таприладдя: установка ФПТ 1-3
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно