а) б)
Рисунок 2

15 – клавиша «сеть». Нажатие этой клавиши включает питающее напряжение. Визуально это объявляется цифровыми индикаторами в окнах 13 и 14, высвечивающими цифру 0, а также свечением лампочки фотоэлектрического датчика.

16 – установка нуля измерителя («сброс»). Нажатие этой клавиши вызывает сброс показаний прибора и устанавливает состояние готовности прибора к измерениям.

17 – клавиша «стоп». Нажатие клавиши вызывает окончание процесса измерений.

Электронная схема прибора работает таким образом, что во время падения светового потока на фототранзистор не формируются импульсы, поступающие на счетное устройство. Во время движения маятника световой поток прерывается, в результате чего в цепи фототранзистора генерируются электрические импульсы, которые, после усиления в электронной схеме фотодатчика, подаются на вход счетного устройства. За один период маятник дважды прерывает световой поток. Это вызывает генерацию одного импульса, фиксируемого счетным устройством. Таким образом, счетное устройство считывает число периодов.

Измеряя число колебаний маятника (число периодов) и время колебаний t, по формуле

Т =t/n (15)

определяют период колебаний маятника. Ускорение свободного падения можно рассчитать, используя формулу (14), определив опытным путем период колебаний маятника и его длину. Ввиду трудности точного определения длины маятника, измерения проводят при двух различных длинах маятника ₁ и ₂. По результатам показаний счетного устройства определяют Т₁ и Т₂ с помощью формулы (15). Если записать формулу (14) для Т₁ и Т₂, возвести обе полученные формулы в квадрат и вычесть Т₂² из Т₁², то можно получить формулу для ускорения свободного падения:

---

(16)

6 Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений


6.1. Ввести технические данные об используемых измерительных приборах в таблицу 1.

Таблица 1. Технические данные используемых приборов

Прибор	Тип прибора	Диапазоны измерений	Цена деления	Класс точности	Приборная погрешн.
Счетчик импульсов Счетчик времени Измерительная линейка

6.2 Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от амплитуды колебаний
6.2.1. Установить максимально возможную длину математического маятника. Обратить внимания на то, чтобы горизонтальная и вертикальная линии диаметров шарика были продолжением соответствующих линий – насечек на корпусе фотоэлектрического датчика.

6.2.2. Включить прибор, нажав на клавишу «сеть». Убедиться, что все индикаторы измерителя показывают цифру нуль и горит лампочка фотоэлектрического датчика. В этом случае прибор готов к работе.

6.2.3. Отклонить маятник на два деления от положения равновесия, и отпустить маятник, одновременно нажав на клавишу «сброс».

6.2.4. После подсчета измерителем колебаний (число колебаний задается преподавателем) нажать клавишу «стоп». Занести показания счетчиков числа колебаний и времени в таблицу 2.

Примечание:чтобы прибор зафиксировал колебаний, нажимать на клавишу следует в момент, когда в окне измерителя периодов высвечивается цифра -1.

6.2.5. Повторить пункт 6.2.3. и 6.2.4. для амплитуд 4, 6, 8, 10 делений шкалы.

6.2.6. По формуле (15) определить период колебаний маятника при различных амплитудах.

Сделать вывод о характере зависимости периода колебаний маятника от амплитуды. Выбрать область малых амплитуд, при которых период не зависит от амплитуды. Дальнейшие опыты проводить с колебаниями, амплитуды которых лежат в этой области.

---

Таблица 2 Результаты исследования зависимости периода колебаний маятника от амплитуды

А, дел	2	4	6	8	10
t, c
T, c

6.3 Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от его массы

6.3.1 Взять 3 маятника различной массы, и при неизменной длине маятника повторить измерения согласно пунктом 6.2.3, 6.2.4. Записать результаты измерений в таблицу 3.

Таблица 3 Результаты исследования зависимости периода колебаний маятника от его массы

№ п/п	m, кг		t, с	Т, с
1
2
3

6.4 Определение ускорения свободного падения

6.4.1 Для маятников с длинами и (разность должна быть не менее 0,25 для уменьшения ошибки измерений) определить периоды колебаний Т₁ и Т₂ согласно п.п. 6.2.3, 6.2.4, 6.2.6. Измерения для каждой длины произвести не менее трех раз. Результаты измерений занести в таблицу 4.

---

6.4.2 По формуле (16) определить ускорение свободного падения , принимая за Т₁ и Т₂ их значения <Т₁> и 2>, рассчитанные по средним из результатов трех измерений t₁ и t₂ при

Таблица 4 Результаты определения периода колебаний при различной

длине маятника

№ п/п	, м	, с	n	<Т1>, c	, м	, с	n	2> с
1 2 3
Ср.

6.4.3 Найти границы доверительных интервалов для прямых измерений , (см. лаб. раб. 1.1). Абсолютную погрешность для ускорения свободного падения определить по формуле:

, (17)

где - относительная погрешность ускорения свободного падения, определяется как относительная погрешность косвенного измерения по формуле:

. (18)

6.4.4 Результат записать в виде :

(19)

6.4.5 Проанализировать полученный результат и сделать выводы.

6.4.6 Отчет оформить в соответствии с требованиями ГОСТа /8.4/ - /8.6/.

7 Контрольные вопросы
7.1 Что называется колебанием?

7.2 Какие колебания называется свободными, собственными?

7.3 Гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний. Параметры колеблющейся системы.

7.4 Упругие и квазиупругие силы.

7.5 Записать дифференциальное уравнение гармонических колебаний в общем виде и для математического маятника.

7.6 Что называется математическим маятником?

7.7 Период и частота колебаний математического маятника.

7.8 Как с помощью математического маятника определить ускорение свободного падения?

7.9 Вывести формулы (16) и (18).


8 ЛИТЕРАТУРА
8.1 Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1977. – т1, §§ 49, 50, 53.

8.2 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1989, §§27.1, 27.2.

8.3 Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1985, §§140-142.

8.4 Кузнецов В. П. Методические указания по лабораторному практикуму по общей физике (обработка результатов наблюдений).- Алма - Ата, Минвуз Каз.ССР. 1983.

8.5 ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

8.6 ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы.

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Восточно-Казахстанский государственный технический университет ИМ. Д.М. СЕРИКБАЕВА

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УМР

_____________ Линок Н.Н.

___ ___________2004

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК
Методические указания к лабораторной работе №3.01

Усть-Каменогорск, 2004

Методические указания к лабораторной работе. Разработаны на кафедре физики на основании государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан для студентов инженерно-технических специальностей.

Рассмотрены: на заседании кафедры физики

Протокол №____от____________2004
Заведующий кафедрой_____________________ К.А.Садилов

Утверждены на заседании методического совета МТИ

Протокол №____от____________2004
Председатель методического совета МТИ В.И. Зайцев

Разработала А.А.Жаксылыкова
Нормоконтролер Е.В. Петрова

---

Смотрите также файлы

• Наименование этапа античной философии и хронологические рамки.docx

• Синдромы поражения слизистой оболочки полости рта.docx

• Практическая работа к теме Эффективность работы классного руководителя (куратора) и ее оценка Успешные педагогические технологии, приемы, методы, которые позволили добиться намеченных результатов.docx

• Доклады Основные принципы государственной политики рф в области занятости населения Квотирование рабочих мест.docx

• Второй мировой войны оккупированная войсками.docx