Механика_20
.pdfНа лицевой панели миллисекундомера находятся следующие элементы управления:
СЕТЬ – выключатель сети. Нажатие этой клавиши включает питающее напряжение, что фиксируется свечение цифровых индикаторов,
высвечивающих цифру 0, и свечением лампочки фотоэлектрического датчика.
СБРОС – установка нуля измерителя. Нажатие, этой клавиши вызывает снятие напряжения со схемы миллисекундомера и генерирование сигнала разрешения на измерение.
СТОП – окончание измерения. Нажатие клавиши вызывает генерирование сигнала разрешения на окончание процесса счета.
На задней стенке миллисекундомера размещены входное гнездо,
служащее для подключения фотоэлектрического датчика, и заземляющий зажим.
УПРАЖНЕНИЕ 1
Определение ускорения силы тяжести с помощью математического маятника
Подготовка прибора, к измерениям
1.Включить сетевой шнур измерителя в питающую цепь; нажать переключатель СЕТЬ, проверяя, все ли индикаторы измерителя показывают цифру 0 и горит ли лампочка фотоэлектрического датчика.
2.Нижний кронштейн вместе с фотодатчиком установить в нижней части колонки так, чтобы верхняя грань кронштейна показывала на шкале длину не менее 50 см. Затянуть вороток, фиксируя фотодатчик.
3.Поворачивгш верхний кронштейн, поместить над датчиком математический маятник. Вращая вороток на верхнем кронштейне,
установить длину математического маятника, обращая внимание на то, чтобы черта на шарике была продолжением черты на корпусе фотодатчика.
Привести математический маятник в движение отклоняя шарик 4 – 5° от положения равновесия.
4.Нажать клавишу СБРОС и после подсчета 10 колебаний нажать клавишу СТОП.
5.По формуле Т=t/10, (t-продолжительность колебаний в секундах)
вычислять период колебаний маятника. По формуле (8) Вычислить ускорение силы тяжести, используя среднее значение Т, полученное из пяти независимых измерений.
УПРАЖНЕНИЕ 2
Определение ускорения сипы тяжести оборотным маятником (метод Бесселя)
Подготовка прибора и измерения
1.Повернуть верхний кронштейн на 180°. Фиксировать чечевицы на стержне таким образом, чтобы одна из них находилась вблизи конца, а
другая – вблизи его середины.
2.Призмы маятника закрепить по обеим сторонам тяжести, чтобы они были обращены друг к другу ребрами. Одну из них (первую) поместить вблизи свободного конца стержня, а вторую – на половине расстояния между чечевицами.
3.Установить маятник на вкладыше верхнего кронштейна на ребре призмы (первой).
4.Нижний кронштейн вместе с фотодатчиком переместить таким образом, чтобы стержень маятника пересекал оптическую ось.
5.Отклонить маятник на 4 -5° от положения равновесия и отпустить.
6.Нажать клавишу сброс и после подсчета 10 колебаний, нажать клавишу СТОП. По формуле TR=t/10 вычислить период колебаний маятника.
7.Снять маятник и установить его на второй призме. Нижний кронштейн с фотодатчиком переместить так, чтобы, маятник пересекал оптическую ось.
8.Отклонить маятник на 4–5° от положения равновесия, определить Т
и сравнить результат с полученной ранее величиной TR. Если Т > TR, то вторую призму переместить в направлении чечевицы, находящейся в конце стержня, если Т < TR – то в направлении середины стержня.
Размещение чечевиц и первой призмы не менять.
9.Повторно измерить период Т и сравнить с величиной TR. Измерить положение второй призмы до момента получения равновесия T=TR с
точностью до 0,5%.
10.Определить приведенную длину оборотного маятника lR,
подсчитывая количество нарезок на стержне между призмами, которые
нанесены через каждые 10мм.
11.По формуле (12) оценить ускорение силы тяжести g.
12.Ускорение силы тяжести рассчитать по формуле Бесселя (16),
используя средние значения ТА и ТB. Сравните полученное значение с теоретическим значением ускорения силы тяжести для данной местности gòåîð 9,81ì /ñ2
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Что такое колебания?
2.Какие колебания называются гармоническими?
3.Какие колебания называются собственными?
4.Что называется математическим маятником?
5.Что называется физическим маятником?
6.От каких величин зависит период колебаний физического маятника?
Вывести формулу периода?
7.Что называется приведенной длиной физического маятника? 8.Доказать, что центр качаний всегда лежит дальше от оси вращения, j
чем центр тяжести.
9.Доказать обратимость точки и центра качания.
10. Сформулировать и доказать теорему Гюйгенса-Штейнера.
ЛИТЕРАТУРА
1.Стрелков СП. Механика. М, 1975, 59, 123-126.
2.Хайкин С.Э. Физические основы механики. М., 1971, 40, 69, 87, 89-
91.
3.Сивухин Д.В. Общий курс физики. ГЛ. Механика. М., 1979, §35, 41. 4.Физический практикум под ред. В.И. Ивероновой. Механика и
молекулярная физика, М., 1967. Задача 4, упр.2.
5.Котнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. М., 1965, работа 8. упр. 1.