2. Порядок выполнения работы
1. Установить на лабораторный комплекс ЛКМ-3 тяжелый стержень с отверстиями, как показано на рис. 2. Стержень закрепить на штыре шкива стойки (использовать крайнее отверстие). Для устранения паразитных колебаний на ось шкива надеть пластмассовую втулку-фиксатор, прижимающую стержень к шкиву.
2. Включить электропитание установки. Переключатель «Период» выставить в положение «ΔТ» – измерение периода одного колебания, переключатель «Измерения» в положение «Циклические» – для измерения повторяющихся колебаний.
3. Нажать кнопку «Готов», для обнуления таймера.
4. Отвести маятник на угол 10º и отпустить.
5. Зафиксировать значение периода колебаний на цифровом табло лабораторного комплекса после 2-3 качаний маятника. Результат занести в табл.1.
6. Изменить точку подвеса маятника (отверстия в планке следуют с шагом 20,0 мм) и повторить операции с пункта 3.
7. Построить график зависимости периода колебаний маятника от координаты точки подвеса (рис.1) на основании данных табл. 1.
8. Найти на графике пары точек подвеса по разные стороны от центра масс стрежня и несимметричные относительно центра масс, соответствующие одинаковым периодам колебаний. Расстояние между этими точками равно приведенной длине маятника.
9. По формуле (1) рассчитать ускорение свободного падения. Полученные результаты занести в табл. 2.
10. Используя метод двух качаний, определить ускорение свободного падения по формуле (2), значение принять равным наибольшему расстоянию от центра масс до точки подвеса, – наименьшему расстоянию. Результаты занести в табл. 3.
Рис. 2. Схема установки модели физического
маятника
3. Содержание отчета
1. Название, цель, материальное обеспечение лабораторной работы.
2. Теоретические положения.
3. Схема установки модели физического маятника на лабораторном комплексе (см. рис. 2).
4. Результаты измерений и расчетов, занесенные в табл. 1, 2, 3.
5.График зависимости периода колебаний маятника от значения точки подвеса, с указанной приведенной длиной маятника (на отдельном формате А4).
6. Результаты и выводы по лабораторной работе.
Таблица 1. Период колебаний маятника в зависимости от расстояния
до точки подвеса
Координата x, м |
0 |
0,02 |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
0,10 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
Расстояние до точки подвеса L, м |
0,16 |
0,14 |
0,12 |
0,10 |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
0,02 |
0 |
Период колебаний Т, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Координата x, м |
0,18 |
0,20 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,28 |
0,30 |
0,32 |
Расстояние до точки подвеса L, м |
0,02 |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
0,10 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
Период колебаний Т, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2. Определение ускорения свободного падения (метод 1)
№ п/п |
Период колебаний Т, с |
Координата x1, м |
Координата x2, м |
Приведенная длина h, м |
Ускорение свободного падения g, м/с2 |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Таблица 3. Определение ускорения свободного падения (метод 2)
, м |
, с |
, м |
, с |
g, м/с2 |
g, м/с2 (табличное) |
|
|
|
|
|
9,81 |
Контрольные вопросы
1. Что называют амплитудой, периодом, частотой колебаний?
2. Какой маятник называют физическим?
3. Что такое приведенная длина физического маятника?
4. Как графически определяют приведенную длину физического маятника?
5. Оказывает влияние ускорение свободного падения на период колебаний физического маятника?
Лабораторная работа №3
АНГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Цель работы
Приобретение практических навыков при работе с измерительными приборами. Изучение метода измерений времени и периода колебаний маятника. Выявление зависимости периода колебаний от положения точки подвеса. Выявление зависимости периода колебаний от амплитуды.
Материальное обеспечение
1. Лабораторный комплекс ЛКМ-3.
2. Модель математического маятника.
3. Тяжелый стержень с отверстиями.