ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

Из формулы (6) видно, что для определения ускорения свободного падения с помощью физического маятника необходимо знать его приведённую длину  и период колебания . Тогда:

. (12)

Очень удобным для этих целей является оборотный маятник. Существует, вообще говоря, несколько видов оборотных маятников.

Маятник, используемый в данной работе представляет собой стержень 3 (рис. 2) снабженный двумя чечевицами 2 и 6 и двумя неподвижными призмами 1 и 4, за которые маятник может быть подвешен поочередно с поворотом на 180^o. Чечевица 2 закреплена неподвижно, чечевица 6 – подвижна; её перемещение можно фиксировать по шкале 5, нанесённой на стержне. Расстояние между призмами удобно выбрать за приведённую длину маятника.

Рисунок 2 - Схема установки оборотного маятника для определения ускорения свободного падения

Тогда задача сводится к тому, чтобы найти такое положение чечевицы 6, для которого расстояние между призмами 1 и 4 было бы приведённой длиной, т.е. периоды колебаний около обеих призм совпадали бы. Измерив расстояние между призмами, т.е. и период колебания маятника при выбранном положении чечевицы, по формуле (12) определяют .

Рассчитать погрешности при надёжности .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

ПОМНИТЕ!!! Выполнение этой работы требует особого внимания и тщательности. Недопустимы колебания маятника с углом отклонения более 6^о.

Нахождение такого положения подвижной чечевицы, при котором периоды колебаний около призм совпадают, сводится к следующему. Строят два графика зависимости периода колебаний от положения подвижной чечевицы  по шкале для колебаний около одной и другой призмы (рис. 3). Точка пересечения этих графиков и даёт искомое положение чечевицы и соответствующий этому положению период колебаний.

Рисунок 3 – Графическое нахождение искомого (среднего) значения периода (времени)

1.Ознакомиться с экспериментальной установкой.

2. Определить периоды колебаний маятника , где  - число полных колебаний, для различных положений чечевицы 6, перемещая её в пределах от  до  делений шкалы. Для этого при каждом положении чечевицы измерить время , не менее чем 50 полных колебаний.

3. Данные измерений и дальнейшие вычисления занести в таблицу.

4. Снять маятник и с помощью линейки определить расстояние между опорными призмами. Это расстояние и будет приведённой длиной «будущего» маятника, положение чечевицы которого и период колебания определяются по точке пересечения графиков.

5. Повесить маятник на другую опорную призму и повторить измерения, указанные в пункте 2.

6. По полученным результатам построить графики зависимости периода колебаний от положения подвижной чечевицы  (рисунок 3).

7. Найти точку пересечения прямых и соответствующий ей период колебаний маятника .

8. По формуле  вычислить ускорение свободного падения.

9. Вычислить среднее значение периода колебаний (прямое измерение) , а также абсолютную и относительную погрешность прямого измерения, при надёжности (см. лабораторная работа №1).

10. Рассчитать погрешности косвенного измерения ускорения свободного падения при надёжности (см. лабораторная работа №1).

Таблица

735 мм
Колебания около призмы 1					Колебания около призмы 4
№ изм.					№ изм.
1
2
3
4
5

11. Используемый в работе физический маятник снабжен и математическим маятником, длина которого может меняться. Следует подобрать такую длину математического маятника, чтобы его период колебаний совпал с периодом колебаний физического маятника (маятники колеблются в этом случае синхронно), и сравнить её с приведённой длиной физического маятника.

Контрольные вопросы

1. Что называется вращательным и колебательным движением.

2. Момент силы. Момент инерции твёрдого тела. Теорема Штейнера.

3. Основной закон динамики вращательного движения. Его выражение для движения физического маятника под действием силы тяжести.

4. Гармонические колебания. Величины, характеризующие гармонические колебания.

5. Колебания математического и физического маятников. Периоды колебаний. Приведённая длина физического маятника.

6. Точка подвеса и точка качания, и их обратимость.

7. Оборотный маятник и сущность метода определения ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника.

Литература:

1. Савельев И.В. Курс общей физики (в 3-х томах): учебное пособие для вузов/ И.В. Савельев. – 4-е-11-е изд. – СПб: Лань, 2003-2011. Т1-432с. Т2-496с. Т3-317с.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для втузов – 7-е изд., стер. - М.: Academa, 1999-2003 г. -720с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие. – 4-е-11-е изд.-М.: Высш.шк., 203-2011. – 542с.

4. Курс физики: Учебник для вузов: в 2-х томах/ под ред. В.Н. Лозовского. – 2-е изд.- СПб.: Лань, 2001. Т1-576с. Т2-592с.

5. Яворский Б.М. Справочник по физике/ Б.М. Яворский, А.А. Детлаф – 1-е-4-е изд. Перераб. и доп. – М.: Наука, 1980-1996. – 624с.

6. А.В. Корнев, Ю.В. Рублев. Практикум по физике.