Измерения и обработка результатов

1. Для расчета постоянной Атрифилярного подвеса измерить длинуlнити,Dиd– диаметры окружностей крепления нитей на дисках (нижнем и верхнем).

2. Данные измерений занести в таблицу 13.1.

Таблица 13.1

l,	d,	D,

3. По формуле (13.17) вычислить постоянную Aтрифилярного подвеса.

4. Измерить время nполных крутильных колебаний (nзадает преподаватель) для следующих случаев:

   1. пустого диска;

   2. диска с исследуемым телом массой m₀(центры масс диска и тела совпадают);

   3. диска с двумя одинаковыми телами массой m₀для случая, когда тела расположены симметрично относительно осиОО^/(рис. 13.3).

Для каждого случая опыт повторить при одинаковых условиях 3 раза.

5. Данные измерений занесите в таблицу 13.1.

Таблица 13.1

Колеблющаяся система	Время колебаний				m,	m0,	n
	t1,	t2,	t3,	tср,
пустой диск
диск с телом в центре
диск с двумя телами

6. По формуле (13.16) вычислить момент инерции:

1. пустого диска (I₁),

2. диска с телом в центре (I₂),

3. диска с двумя симметрично расположенными телами (I₃).

7. О

   Рис. 13.3.

   пределить момент инерции исследуемого тела относительно двух осей:

1. оси, проходящей через центр его массы:

I_т=I₂–I₁;

2. оси, не проходящей через центр его массы и удаленной от него на расстояние а(рис. 13.3):

.

8. Измерив расстояние а, рассчитать момент инерцииисследуемого тела относительно оси, не проходящей через центр его массы по теореме Штейнера (13.2).

9. Сравнить моменты инерции и. Сделать вывод о справедливости теоремы Штейнера.

Контрольные вопросы

1. Что называется моментом инерции твердого тела? Какое свойство тела он характеризует? Как определить момент инерции системы тел?

2. Какие колебания называются крутильными гармоническими колебаниями?

3. Сформулируйте теорему Штейнера.

4. Запишите и разъясните формулу (13.16). Какие законы используются для ее вывода?

5. Какой вид имеет закон сохранения механической энергии для крутильных колебаний при отсутствии трения?

6. Опишите устройство трифилярного подвеса. Как определяют момент инерции исследуемого тела в данной работе?

Лабораторная работа 14 определение скорости звука методом сдвига фаз

Цели работы:определить длину звуковой волны в воздухе; вычислить скорость звука; проанализировать зависимость длины волны от частоты.

Приборы и принадлежности:звуковой генератор, электронный осциллограф, микрофон, динамик, измерительная линейка.

Библиографический список: [1] § 145, §153,§ 158; [2] ч.1 § 29, § 32 – 33, § 36; [3] т.1 § 57;[4] т.1 § 53,§ 61 - 62;[5] § 1.10, § 11.7–11.9; [7] § 3.1.2.

Введение

Траектория точки, участвующей в двух взаимно-перпендикулярных колебаниях одинаковых частот ω, представляет собой эллипс. Если эти колебания происходят по законам

х =Х_mcos ωt, (14.1)

y =Y_mcos(ωt – φ), (14.2)

то уравнение эллипса имеет вид:

. (14.3)

Здесь Х_mиY_m– амплитуды колебаний;φ– сдвиг фаз этих колебаний (разность фаз).

Форма эллипса изменяется при изменении φ. Приφ = 0 эллипс вырождается в прямую, проходящую в 1 и 3 квандрантах, приφ =π– в прямую, проходящую во 2 и 4 квандрантах. При каждом измененииφна 2πформа эллипса (в частном случае форма вышеуказанных прямых) повторяется. Это свойство траектории результирующего колебания можно использовать, как будет показано ниже, для определения скорости распространения звука в воздухе.

Звуком (или звуковой волной) называется процесс распространения механических колебаний частотой примерно от 20 до 20000 Гц в упругой среде. Источником звука служит любое колеблющееся тело.

В различных средах звук от одного и того же источника распространяется с различной скоростью. Скорость распространения звука в газах равна:

, (14.4)

где М– молярная масса газа,Т– его температура по шкале Кельвина,– отношение теплоемкостей газа (С_р– при постоянном давлении,С_V– при постоянном объёме),R– универсальная газовая постоянная.

Длина звуковой волны λ, частотаνи скорость звукаυсвязаны соотношением:

υ = λν. (14.5)