Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Методичні вказівки до лабораторного практикуму з фізики Розділ „Коливання та хвилі”. Частина 1

Предмет: 
Тип роботи: 
Методичні вказівки
К-сть сторінок: 
37
Мова: 
Українська
Оцінка: 

довжини та періоду, записавши їх в таблицю 9. 1.

 
Таблиця 9. 1.
 
Контрольні запитання
 
Що таке фізичний маятник?
Що таке математичний маятник?
Одержати диференціальне рівняння вільних гармонічних коливань фізичного маятника.
Одержати період коливань фізичного маятника.
Одержати період коливань математичного маятника.
Дати означення приведеної довжини фізичного маятника.
Одержати вираз для приведеної довжини фізичного маятника.
 
Література
 
1. Чолпан П. П. Фізика. – К. : Вища школа, 2003. – С. 77-80.
2. Лапотинський І. Е., Зачек І. Р. Фізика для інженерів. – Львів: Афіша, 2003. -С.
3. Савельев И. В. Курс общей физики. – т. 1, М. : Наука, 1982. – С. 196-199.
4. Трофимова Т. И. Курс физики. – М: Высшая школа, 1990. – С. 222-223.
 
11. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА
ОБОРОТНИЙ МАЯТНИК
 
Мета роботи: вивчити методику визначення прискорення вільного падіння за допомогою оборотного маятника.
Завдання:. виміряти прискорення вільного падіння.
Прилади й знаряддя: оборотний маятник, секундомір.
Експериментальна установка зображена на рисунку. На вертикальній стійці 1, яка встановлена на основі 2 з розташованим на ній електронним секундоміром 3, закріплені два кронштейни: нижній рухомий 4 з фотоелектричним датчиком 5 та верхній нерухомий 6. На верхній нерухомий кронштейн 6 підвішується оборотний маятник, який представляє собою
Рисунок 11. 1 стальний стержень, на якому закріплені опорні призми А і B та рухомі вантажі C и D.
 
11.1. Теоретична частина
 
Фізичний маятник – це тіло, яке може обертатись відносно довільної горизонтальної осі, яка не проходить через центр маси.
Оборотний маятник – це фізичний маятник, який має дві точки коливання, при послідовному підвішуванні за які періоди коливань маятника буде однаковими..
У нашому випадку це дві точки, що відповідають положенням призм А і В. При закріпленні оборотного маятника на призмах А и B шляхом переміщення вантажів C і D вздовж його осі можна, змінюючи момент інерції маятника, домогтися рівності періодів його коливань:
 
де IA і IB – моменти інерції маятника відносно осей, які проходять через точки A і B; a і b – відстань від центра мас до відповідної осі коливань.
Теоремою Штейнера стверджує, що момент інерції I тіла відносно будь-якої осі обертання дорівнює моменту інерції Io цього тіла відносно осі, що проходить через центр маси тіла і паралельна заданій плюс добуток маси тіла на квадрат відстані між осями. Маємо
де I0 – момент інерції маятника відносно осі, яка проходить через його центр тяжіння і яка паралельна осі коливань.
Підставляючи (11. 2) в (11. 1), отримаємо формулу для розрахунку прискорення вільного падіння g:
Таким чином, для визначення прискорення вільного падіння за допомогою оборотного маятника, необхідно виміряти дві величини: відстань між опорними призмами (a+b) та період коливань T=TA=TB фізичного маятника.
 
11.2. Практична частина
 
Увімкнути шнур живлення приладу в мережу і натиснути вимикач «Сеть».
Перевірити роботу індикаторів та лампочок фотоелектричного датчика: індикатори електронного секундоміра та лічильника кількості коливань (періодів) повинні висвічувати «0» в усіх розрядах, а лампочка фотоелектричного датчика – світитися.
Закріпити вантаж C на відстані s = (5+n) см від призми A, а вантаж D – на відстані h=1 см від призми B, де n – номер навчальної бригади.
По шкалі, нанесеній на стержні, знайти відстань L між призмами.
Підвісити маятник на призмі A на верхньому нерухомому кронштейні.
Нижній кронштейн установки перемістити таким чином, щоб стержень маятника перетинав оптичну вісь фотоелектричного датчика.
Відхиливши маятник від положення рівноваги на кут 5÷10°, дати йому можливість здійснювати вільні коливання.
Натиснути вимикач «Сброс».
Виміряти час N=10 повних коливань маятника, для чого після підрахунку 9 повних коливань натиснути на секундомірі вимикач «Стоп».
Розрахувати період T коливань маятника за формулою:
де t – загальний час N коливань.
Розрахувати період коливань TA при різних положеннях h вантажу D на стержні маятника у відповідності з пп. 7-10. Положення вантажу D на стержні маятника змінювати через кожну поділку основної шкали, тобто через 1 см. При цьому положення вантажу C залишається незмінним. Результати вимірювань занести до таблиці 11. 1.
 
Таблиця 11. 1
 
Підвісити маятник на призму B.
Підняти нижній кронштейн з фотоелектричним датчиком у відповідності з п. 6.
Визначити період TB коливань маятника для різних положень вантажу D на стержні Е у тих самих межах та з тим самим числом вимірювань. Результати вимірювань занести до таблиці 11. 1.
За даними таблиці 11. 1 побудувати на міліметровому папері графіки залежностей періодів TA і TB коливань від положення h вантажу D на стержні маятника: TA=f (h) и TB=f (h). Точка перетину кривих визначить координату рухомого вантажу D на стержні маятника, при якому значення періодів будуть однаковими ТA=ТB=T.
Для цього положення вантажу D у відповідності з пп. 7-10 знайти періоди коливань маятника відносно призм A і B. Вимірювання періодів коливань відносно кожної призми проводити по 3 рази. Результати вимірювань занести до таблиці 11. 2
 
Таблиця 11. 2
 
 
Знайти шуканий період коливань маятника  за формулою:
За формулою (11. 3) розрахувати прискорення вільного падіння  . Результат представити у вигляді:
де Δg – абсолютна похибка визначення g, яку знаходять за формулою
де: Δπ – розраховують як похибку табличної величини;
ΔL – розраховують як похибку прямого одиничного вимірювання.
Абсолютну похибку вимірювання   знаходять за формулою:
де ΔTA, ΔTB визначають як похибки прямих багаторазових вимірювань.
Порівняти отримане експериментальне значення   з довідковим   м/с2.
Зробити висновок.
 
Контрольні запитання
 
Що таке прискорення вільного падіння? Який напрямок прискорення вільного падіння та від чого воно залежить?
Дати визначення фізичного маятника.
Вивести формулу для періоду коливань фізичного маятника.
Дати визначення приведеної довжини фізичного маятника?
Сформулювати теорему Штейнера.
 
Література
 
1. Савельев И. В. Курс общей физики, том I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика.
2. Сивухин Д. В. Общий курс физики, том I. Механика.
 
Інструкція з охорони праці
при виконанні робіт в лабораторії кафедри фізики
 
1. Загальні положення
 
1. 1 До роботи в лабораторії допускаються:
- співробітники кафедри, які знають свої функціональні обов’язки та мають допуск до самостійної роботи;
- студенти, що вивчили та засвоїли правила поводження в лабораторії, знають методику проведення лабораторних робіт, пройшли відповідний інструктаж.
1. 2 Інструктаж для студентів проводить співробітник кафедри. Кожен студент у журналі «Інструктаж студентів з питань охорони праці» зобов’язаний особистим підписом підтвердити знання інструктажу.
1. 3 Допуск студентів до роботи здійснює керівник занять після того, як він з’ясував рівень знань студентів методики проведення лабораторних робіт.
 
2. Вимоги безпеки перед початком роботи
 
2. 1 Для виконання робіт використовують тільки придатні для роботи прилади та інструменти.
2. 2 Перед виконанням роботи керівник повинен особисто перевірити справність приладів і дати дозвіл на виконання роботи.
2. 3 Особи, що не беруть участі у виконанні лабораторної роботи, в в лабораторію не допускаються.
 
3. Вимоги безпеки під час виконання робіт
 
3. 1 Забороняється вмикати або вимикати джерела електричної та світлової енергії без дозволу керівника робіт.
3. 2 Забороняється крутити будь-які гвинти, рукоятки, натискувати кнопки, вимикачі, призначення яких для студента невідоме.
3. 3 Про усі не недоліки в роботі приладів та обладнання студент повинен негайно повідомити викладача.
3. 4 При роботі з маятниками (лаб. робота № 5) стежити за міцністю кріплення вантажів на спицях.
 
4. Вимоги безпеки після закінчення роботи
 
4. 1 Перед закінчення роботи послідовно вимкнути всі споживачі електроенергії.
4. 2 Візуально перевірити справність стенду, установки. Слід пам’ятати, що за зламані прилади студент несе відповідальність.
 
5. Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
 
5. 1 Виконавець робіт зобов’язаний:
- зупинити роботу;
- вимкнути прилади та обладнання з електричної мережі;
- сповістити керівника робіт про те, що сталося в лабораторії;
5. 2 На випадок пожежі приступити до гасіння пожежі наявними засобами пожежогасіння. Діяти згідно розпорядженням свого керівника або особи, що керує гасінням пожежі.
5. 3 Керівник робіт сповіщає по тел. 9-101.
 
Фото Капча