3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов

3.1 Перед занятием необходимо законспектировать следующий теоретический материал:

- для неинженерных специальностей: /1/ С.39-41, 88-91, 96-99;

- для инженерных специальностей: /2/ С.46-51, 255-261; /3/  С. 168-172, 181-185, 190-197.

Занести в конспект методику выполнения работы, необходимые таблицы и формулы (разделы 2, 3).

3.2 Установить чечевицу 2 на нулевое деление шкалы 1 (x = 0).

3.3 Подвесить маятник в опорных канавках 4 на кронштейне, на ребре В призмы 7.

3.4 Отклонить маятник от вертикали на 45, одновременно отпустить маятник и включить секундомер. Измерить время z = 10 полных колебаний маятника и вычислить период колебаний относительно ребра B: T_В = t_В / z. Результат занести в таблицу 2.

3.5 Снять маятник и установить его на призму 3.

3.6 Отклонить маятник от вертикали на угол 45, одновременно отпустить маятник и включить секундомер.

Измерить время z = 10 полных колебаний маятника и вычислить период колебаний относительно ребра А по формуле T_А = t_А / z.

3.7 Установить подвижную чечевицу 2 на положения x = 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18 см, передвигая ее по стержню.

Для каждого значения x определить периоды колебания T_А и T_В.

3.8 На миллиметровой бумаге построить график зависимости T_А от x, на этой же координатной плоскости построить график зависимости T_В от x (рисунок 3). Графики пересекутся в некоторой точке с координатами D (x₀; T₀).

Поскольку точка D является общей для обоих графиков, то при значении x₀ периоды колебаний в обоих случаях получаются примерно одинаковыми T_А  T_В = T₀ .

3.9 Проверить равенство периодов экспериментально. Для этого установить подвижную чечевицу 2 в положение x₀ и еще раз определить значения времен t_А и t_В при z=10 колебаниях. Сравнить периоды T_А = t_А/z и T_В = t_В/z .

Рисунок 3 Графики зависимостей T_А и T_В от расстояния х

3.10 Если выполняется условие T_А  T_В , тогда по формуле (10) найти значение ускорения свободного падения тел g.

3.11 Вычислить относительную погрешность величины g по формуле

, (11)

Здесь в качестве T следует взять инструментальную погрешность T_инс секундомера. Для ее расчета учтем, что

, (12)

значит , а так как Δz=0, то T_инс = . Подставляя (12), получим

T = T_инс =

(для секундомера t_инс = c / 2 , c – цена деления).

3.12 Выразить абсолютную погрешность g =g  _g. Окончательный результат эксперимента записать в выводах как

g = (g  g) м/с².

Таблица 1 Табличные и однократно измеренные величины

Обозначения физических величин
  	Lпр  Lпр, м	m  m, кг
3,14  0,005	0,725  0,001	10,0  0,05

Таблица 2 Экспериментальные и расчетные величины

Обозначения физических величин
Положение чечевицы 2, x, см	Число колебаний z	Относительно	оси А	Относительно	оси B
		Время колебаний tA	Период TA	Время колебаний tB	Период TВ
0
2
4
. . .					. . .
18

3.13 Определить положение центра масс С оборотного маятника. Для этого снять маятник с кронштейна, положить его на балансировочную призму и найти точку равновесия.

Линейкой измерить расстояния l₁ и l₂ от центра масс маятника C до ребер A и B на опорных призмах 3 и 7.

3.14 Вычислить моменты инерции J_А и J_B относительно ребер А и В по формулам

и , (13)

где m – общая масса оборотного маятника указана в таблице 1;

значения T_А и T_В известны для положения x₀ подвижной чечевицы : T_А  T_В = T₀ .

3.15 Определить относительные погрешности J_А и J_B.Из (12) следует, что, например, для J_А

.

Упростим данную формулу, предположив, что относительные погрешности измерений длин равны: . Сравнив это выражение с формулой (11), заменим последние три слагаемые под знаком квадрата

,

в результате получим , или:

_.

3.16 Абсолютные погрешности рассчитать по формулам

J_A =J_A  _J , J_B =J_B  _J .

3.17 Окончательный результат определения моментов инерции представить в выводах в виде

J_A =J_A  J_A и J_B =J_B  J_B .