Порядок выполнения работы 2
1. Привяжите шарик к леске, измерьте его диаметр, рассчитайте радиус Rш. Укрепите нить с шариком (математический маятник) на кронштейне и дайте повисеть примерно 2-3 минуты. Линейкой измерьте длину нитиLн.При измерении длины подвеса необходимо учитывать радиус шарика. РезультатLнзанести в таблицу.
2. Отклоните шарик от положения равновесия на угол, не превышающий 2о. Для оценки угла используйте пару курсоров, закрепленных на демонстрационной линейке
(Sin=Δx/Lн, Δx=LнSin=LнSin2о, гдеΔx– отклонение шарика от положения равновесия,Lн- длина нити.)
3. Проведите 5-7 измерений периода колебаний с помощью светового барьера. Результаты занести в таблицу 1.
4. Измерьте длину нити после проведения опытов. Данные занести в таблицу 1.
5. Усредните результаты измерения периода и длины нити. Результаты занести в таблицу 1.
Таблица 1.
№ опыта |
Lндо опыта, м. |
Lнпосле опыта, м |
Lн.ср. м |
L=Lн.ср+Rшара м |
№ Измерен. |
T,с |
Тср. с |
g,м/с2 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
6. По формуле (21) рассчитайте значение ускорения свободного падения. Оцените погрешность.
7. Пункты 2-6 проделайте для 5-7 подвесов различной длины (укорачивать нить на 5-10 см). Данные занести в таблицу.
8. По данным таблицы и рабочей формуле (21) определить для каждой длины маятника Liускорение свободного паденияgi. Найти среднее значение ускорения, рассчитать по формуле Стьюдента доверительный интервал и относительную ошибку.
9. Построить график зависимости (Тi)2отLi.
По графику определить величину С=. Рис. 6
10.По формуле (22) определить величину ускорения свободного падения g. Сравните его со значениемg найденным в пункте 6.
Вопросы для самоконтроля.
Какое движение материальной точки называется колебательным? При каких условиях возможны свободные колебания в системе?
Какие колебания называют периодическими?
Какие колебания называют гармоническими? Запишите кинематическое уравнение для гармонических колебаний. Что такое смещение, амплитуда, фаза, начальная фаза, частота, циклическая частота, период?
Напишите уравнения, связывающие частоту и период, частоту и циклическую частоту, циклическую частоту и период гармонических колебаний.
Исходя из кинематического уравнения гармонических колебаний, найдите скорость и ускорение этих колебаний. Постройте для указанных величин графики их зависимости от времени.
Запишите уравнения связи амплитуды смещения и амплитуды ускорения, амплитуды скорости и амплитуды ускорения, амплитуды скорости и амплитуды смещения при гармоничесуих колебаниях материальной точки.
Под действием каких сил совершаются гармонические колебания? Запишите Второй закон Ньютона и дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний материальной точки.
Что такое математический маятник? При каких условиях реальный маятник (шарик на нити) можно считать приближённо математическим? В каком случае можно считать силу, действующую на шарик, квазиупругой?
В каких точках траектории движения шарика математического маятника он имеет максимальную (для данного колебательного процесса) скорость, потенциальную энергию, кинетическую энергию, ускорение.
Как изменится период колебаний математического маятника, если изменить его А)длину; Б) массу колеблющегося тела; В) амплитуду колебаний?
Как изменится период математического маятника при его ускоренном движении по вертикали? Чему равен период колебаний такого маятника в случае его свободного падения?
Сформулируйте и запишите закон всемирного тяготения.
Что такое потенциал и напряженность гравитационного поля?
От каких величин зависит значение ускорения свободного падения в данном месте? Одинаково ли значение ускорения свободного падения для тел с различной массой?
Как и почему зависит величина ускорения свободного падения gот широты местности? В каких точках Земли ускорение свободного падения максимальное, в каких минималное?
По какой формуле в данной лабораторной работе рассчитывается ускорение свободного падения?
Получите формулу для периода колебаний математического маятника.
Получите формулу энергии для гармонических колебаний.