Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Шутов В. И. -> "Эксперимент в физике. Физический практикум." -> 11

Эксперимент в физике. Физический практикум. - Шутов В. И.

Шутов В. И., Сухов В.Г., Подлесный Д. Эксперимент в физике. Физический практикум.. Под редакцией Барышевой Т.Б. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 184 c.
ISBN:5-9221-0632-5
Скачать (прямая ссылка): ekspvfizfizprakt2005.djvu
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 43 >> Следующая

Nk
При большом количестве колебаний погрешность измерения периода уменьшается. Но здесь уже необходимо учитывать, что при этом возможно значительное затухание. Разумный компромисс достигается, если использовать для определения периода 30 -40 колебаний.
Экспериментальная часть
Вначале выполняются грубые измерения Т и грубое измерение I с помощью секундомера и приборной линейки. Оценивается число колебаний, необходимое для проведения эксперимента. Выполняются грубые измерения g по формуле (2).
Расчитывают погрешности:
Сравнивают полученное значение с табличным значением g. Если 1Яэксп — Ятабл I > ЗА^, устраняют систематические ошибки.
При расчетах целесообразно принимать А?приб = 0. 2 с, А1 = 1 мм.
Далее для двух различных длин нити 1\ и 12 пять раз измеряют время Мк колебаний. Результаты заносят в таблицу.
Изучение колебаний математического маятника 45
№ і\. с Д*і,с Аііс2 І 2. С Д*2,С Д^с2 I\ — І2,М А(1і - Ь),м
1.
2.
3.
4.
5.
С Р е д н и е *7 = й =
Обработка результатов измерений
1. Вычисление І і .
її = ... С, Д^случ = . ¦ . С, Д*приб = 0,2 с, Д*1 = у/(Аі1случ)2 + (А^приб)2 И (Д*1случ) + (Д*приб) = Фі)
Окончательный результат округляется и записывается как
і у = \ ±МЪ є(іг) = ... %. Вычисление ^2 проводится так же, как и вычисление 1 \.
2. Вычисление Ті.
ТЛ = ^ = ... с, ДТі = ^ = ... с, є(Ті) = ^ = ...
N ' N Т\
Окончательный результат :
Ті = Тг ± АТЬ є(Тг) = ... %.
46
Изучение колебаний математического маятника
3. Вычисление Т2 проводится так же, как и вычисление Ті.
4. Вычисление ?.
47Г2(/! /2)
2А1
+
2АТ(Ті + Т2)
-2 -2
Ті -72
'2
Окончательный результат:
Выводы
Если |# — ^табл | ^ ЗА^, результат достоверен. Если это не так, нужны объяснения по поводу расхождений результатов.
• Опишите модель математического маятника.
• Выведите уравнение малых колебаний для математического маятника.
• Чем определяются период и частота колебаний?
• Как в работе «обходится» необходимость измерения длины подвеса маятника?
• Как можно оценить величину необходимого количества колебаний?
• Выведите формулы для оценки погрешностей вычисления ускорения свободного падения.
Контрольные вопросы
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 6
Целью работы является изучение колебательного движения физического маятника, экспериментальная проверка зависимости периода колебаний от расстояния между точкой подвеса и центром масс, определение приведенной длины математического маятника.
Теоретическое введение
1. Модель абсолютно твердого тела. Момент инерции. Рассмотрим систему трех материальных точек т \, ш2 и т3, вращающихся вокруг неподвижной оси, проходящей через точку О, по орбитам радиусов гь г2, г3 с одинаковыми угловыми скоростями (рис. 1). При вращении расстояния между материальными точками будут оставаться неизменными. Это простая модель абсолютно твердого тела. (Реальное твердое тело состоит из огромного количества точек (атомов), колеблющихся около положения равновесия.)
ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
48
Изучение колебаний физического маятника
Здесь I; = m/rf — моменты инерции материальной точки т,; относительно оси О, I = т 1 г2 + Ш2г| + шзг| — момент инерции системы. Эта физическая величина характеризует распределение масс относительно оси вращения.
Формула (1) показывает, что момент инерции абсолютно твердого тела величина аддитивная, т. е. складывающаяся из моментов инерции частиц тела. Для деформируемого в процессе движения тела это, конечно, несправедливо.
2. Уравнение вращении тела вокруг неподвижной оси. Пусть материальная точка вращается вокруг неподвижной оси О с переменной по модулю скоростью, но с постоянным угловым ускорением (рис. 2). Второй закон Ньютона в проекциях на направление скорости частицы в данный
момент времени выглядит как
таТ = F sin а.
Так как аТ — PR mSR = F sin a,
где /3 — угловое ускорение, ат — тангенциальная составляющая полного ускорения. Умножив последнее уравнение на В, получим
mSR2 = FRmi а.
или
1/3 = Mjr. (2)
Здесь Мр — известное выражение для момента силы F относительно оси О. Формула (2) — это уравнение вращения материальной точки вокруг неподвижной оси.
Так как момент инерции величина аддитивная, такое же уравнение справедливо и для твердого тела, как системы материальных точек. Действительно, твердое тело состоит из атомов, находящихся в среднем в одних и тех же местах, т. е. расстояние между их средними положениями неизменны при движении. Угловые характеристики вращения — угловые скорость и угловое ускорение — одинаковы относительно параллельных осей, проходящих, через любую точку тела.
3. Физический маитник. Физический маятник — твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси в поле силы тяжести. Положение тела в любой момент времени будем задавать углом отклонения линии, соединяющей точку подвеса О и центр масс С от положения равновесия (рис. 3).
Относительно оси О отличным от нуля будет только момент силы тяжести, поэтому уравнение вращения тела выглядит как
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 43 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed