IV. Порядок выполнения работы.

Задание 1. Определение g с помощью математического маятника.

1. Определить минимальную длину маятника ℓ_min, начиная с которой момент инерции шарика можно рассчитывать как для материальной точки. Для этого достаточно потребовать, чтобы длина была хотя бы в 10 раз больше диаметра шарика.

2. Выбрать два значения длины маятника ℓ₁ и ℓ₂ (заведомо превышающих ℓ_min) так, чтобы разность (ℓ₁ – ℓ₂) была максимальна. Выбор согласовать с преподавателем.

3. Установить верхний кронштейн так, чтобы шарик математического маятника оказался в рабочей зоне фотодатчика.

4. Установить по шкале вертикальной стойки длину ℓ₁ математического маятника.

5. Включить установку тумблером «Сеть».

6. Привести маятник в движение, отклонив его приблизительно на 5^о – 8^о от положения равновесия. С помощью секундомера измерить время 10 полных колебаний (нажать клавишу СТОП при числе колебаний n = 9). Результат измерения записать в таблицу 1.

7. Нажать кнопку «Сброс».

8. Пункты 6-7 повторить 3 раз.

9. Установить длину маятника ℓ₂ и повторить пункты 4-8.

Задание 2. Определить g с помощью оборотного маятника.

1. Установить верхний кронштейн так, чтобы оборотный маятник оказался в рабочей зоне фотодатчика.

2. Зафиксировать диски на стержне несимметрично так, чтобы один из них находился вблизи конца стержня, а другой – вблизи его середины.

3. Призматические опоры маятника закрепить по обеим сторонам центра тяжести полученной системы так, чтобы они были обращены друг другу лезвиями. Одну из них поместить вблизи свободного конца стержня, а вторую – на половине расстояния между дисками.

4. Проверить, соответствуют ли грани лезвий опор нарезкам на стержне.

5. Подвесить оборотный маятник на призматической опоре, находящейся вблизи конца стержня.

6. Привести маятник в движение, отклонив его на 5^о – 8^о от положения равновесия и с помощью секундомера измерить время 10 колебаний.

7. Снять маятник и закрепить его на второй призматической опоре. Измерить время 10 колебаний. Если после оборота период колебаний значительно изменился, то необходимо изменить конфигурацию маятника и повторить измерения. Настройку маятника можно считать удовлетворительной, если разность времен 10 колебаний до и после оборота не превышает 5%. Результаты измерений по пп. 6-7 рекомендуется оформлять как прикидочные (на левой стороне разворота лабораторного журнала).

8. Измерить три раза время 10 колебаний, результаты записывать в таблицу 2.

9. Закрепить маятник на второй призматической опоре и провести измерения по п.8.

10. Определить приведенную длину оборотного маятника (расстояние между призматическими опорами) по рискам на стержне.

V. Таблицы результатов измерений.

Задание 1.

1. Диаметр шарика d=_____________ ; ℓ_min = _______________

2.Первый опыт.

Число колебаний: n=10

Длина нити: ℓ₁ = __________________ ; Δℓ₁ = ____________.

Примечание. Погрешность длины нити рекомендуется принять равной половине диаметра шарика.

Таблица 1

№ опыта
Среднее значение

Расчет:      ; .

Период колебаний:

; ; .

3. Второй опыт оформить аналогично. Окончательный результат записать в виде:

; .

Задание 2.

1. Время 10 колебаний.

Таблица 2

№ опыта

2. Определить среднее время 10 колебаний путем усреднения полученных шести значений (до и после оборота).

3. Определить случайную абсолютную погрешность времени Δt для каждого измерения, из полученных шести значений Δt выбрать максимальное. Результирующую погрешность определить с учетом случайной и приборной составляющих.

4. Период колебаний:

; ;

3. Приведенная длина: L = ____________, ΔL = 5 мм.

4.Период после оборота маятника: .

5. Средний период колебаний оборотного маятника:

Т_ср = (Т₂ + Т₂’)/2.

Случайные погрешности:

ΔТ₂ = |Т_ср – Т₂|; ΔT₂’ = |T_ср – T₂’|.

Для определения результирующей абсолютной погрешности периода нужно из полученных двух значений ΔТ₂ и ΔT₂’ выбрать большее и учесть приборную погрешность. Окончательный результат записать в виде:

Т = Т_ср ± ΔТ.