Упражнение 2 Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника

1. Зафиксировать грузы таким образом, чтобы один из них находился

вблизи конца стержня, а другой примерно на середине стержня.

2. Призмы А и В физического маятника закрепить таким образом, чтобы

они были обращены друг к другу ребрами. Призму В поместить

вблизи свободного конца стержня, а призму В - между грузами.

3. Повернуть верхний кронштейн на 180 градусов, подвесить оборотный

маятник на призму А, находящуюся между грузами, таким образом,

чтобы стержень маятника находился в рабочей зоне фотодатчика.

4. Нажать кнопку "СБРОС" на блоке. Отклонив маятник на угол 5-6

градусов, нажать кнопку "ПУСК" на блоке и без толчка отпустить

маятник. По показанию таймера определить значение времени 30

колебаний маятника. Измерения проделать 5 раз. Найти среднее

значение времени колебаний.

5. Определить период колебаний маятника Т_В как в п.7 упр.1.

6. Перевернуть оборотный маятник и подвесить его на призму А.

Нажать кнопку "СБРОС" на блоке. Отклонив маятник на угол 5-6

градусов, нажать кнопку "ПУСК" на блоке и без толчка отпустить

маятник. По показанию таймера определить значение времени 30

колебаний маятника. Определить среднее значение периода колебаний

маятника Т_А.

7. Перемещением призмы А на стержне добиться совпадения периодов

колебаний маятника (Т_А = Т_В=Т) с точностью до 0,5 %. Если Т_А>Т_В,

то призму А необходимо переместить в направлении груза I (см.

рис.4), если Т_А<Т_В, то призму А необходимо перемесить в

направлении середины стержня.

8. С помощью линейки измерить расстояние между призмами А и B,

которая и будет приведенной длиной оборотного маятника .

9. Вычислить ускорение свободного падения g по формуле:

g = 4π ² /Т²

10. Оценить относительную ε_g и абсолютную Δg погрешности величины

ускорения свободного падения.

Контрольные вопросы

1. Какие колебания называются гармоническими ?

Какие колебания называются собственными ?

2. Дайте определение математического и физического маятников ?

3. От каких величин зависит период колебаний физического маятника ? Выведите формулу периода колебаний физического маятника.

4. Что называется приведенной длиной физического маятника ? Как она связана с моментом инерции физического маятника

5. Докажите, что центр качаний всегда лежит дальше от оси вращения, чем центр тяжести.

6. Докажите обратимость точки подвеса и центра качания.

7. Сформулируйте и докажите теорему Гюйгенса-Штейнера.

8. Как влияют на точность эксперимента колебания температуры,

сила трения, амплитуда колебания маятника.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.1. Механика – М: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002, § 40,41, с.216-224.

2. Иродов И.Е. Механика. Основные законы, 6-е изд. М.: Лаборатория базовых знаний, 2002, §6.1, с.202-204.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн.1: Механика. М.: ООО «Изд-во Астрель», 2005, гл.8, 8.5, с.281-285.

4. Стрелков С.П. Механика. - М.: Изд-во «Лань», 2005, гл.XIV §124, с.421-426.

5. Лабораторные занятия по физике: Уч. пособие / Гольдин Л.Л., Игошин Ф.Ф. и др. – М.: Наука, 1983, § 2.4, 2.5.

12