Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з фізики для студентів-заочників інженерно-технічних спеціальностей НУВГП. Частина І

Якщо маятник оборотний, тобто  , то 

  (3)

Формулу (3) використовуємо для визначення прискорення вільного падіння.

Відносна похибка обчислюється за формулою:

  (4)

Основою експериментальної установки являється оборотний маятник (рис. 2). На стержні маятника розміщені дві опорні призми А і Б, які своїми ребрами можуть опиратись на верхній кронштейн установки, а маятник – здійснювати гармонічні коливання навколо горизонтальної осі, що співпадає з ребром призми. Призми закріплені на стержні гвинтами і їх положення можна змінювати. На стержні маятника розміщені також вантажі-сочевиці 1 та 2.

 

Хід роботи

1. Ввімкнути прилад в мережу і натиснути кнопку “Сеть”. На обох індикаторах висвітяться нулі.

2. Підвісити маятник таким чином, щоб він опирався на призму А (рис.2).

3. Відхилити маятник на невеликий кут (4-5) від положення рівноваги і відпустити. Натиснути клавішу “Сброс”, лічильники почнуть рахувати кількість коливаннь і час.

4. Коли на індикаторі лічильника коливань висвітиться цифра 49, натиснути кнопку “Стоп”. Записати покази секундоміра в таблицю. Дослід повторити 3 рази.

5. Підвісити маятник на призмі Б і виконати пункти 3 та 4. Порівняти часи коливань, вони не повинні відрізнятись більше як на 0,05 с.

6. Визначити відстань L між робочими ребрами призм А і Б в сантиметрах по насічках на стержні маятника.

7. Зняти маятник з верхнього кронштейна і, поклавши на призму, визначити віддалі центра мас від робочого ребра призми A l1, і робочого ребра призми l2.

8. Записати приладові похибки секундоміра t, і вимірювання відстані між робочими ребрами призм l.

9. За формулою   обчислити періоди коливань   і  .

10. За формулою (3) визначити прискорення вільного падіння, підставляючи замість T більше значення з   і  .

11. За формулою (4) знайти відносну похибку вимірювань. Обчислити також абсолютну похибку.

12. Записати кінцевий результат.

 

Таблиця 1

L = l1 = l2 =  = t0 =

L0 = 0 =

№ п.п t1 t2 T1 T2

CI

1

2

3

ср

 

Контрольні запитання

 

1. Які коливання називають гармонічними? Записати рівняння гармонічного коливання. Що таке амплітуда, фаза, частота коливання?

2. Який зв’язок існує між циклічною частотою і періодом коливання?

3. Який маятник називають фізичним? Записати і пояснити диференціальне рівняння гармонічних коливань фізичного маятника.

4. Записати і пояснити вираз для періоду коливань фізичного маятника.

5. Що таке зведена довжина фізичного маятника? Як вона залежить від величин, які характеризують маятник?

6. Які точки називають центром обертання і центром коливань? Який маятник називають оборотним?

 

 

 

Мета роботи: визначити ємність конденсатора.

 

Теоретичні відомості і опис установки

При збільшенні заряду відокремленого провідника його потенціал збільшується. Дослід і теорія показують, що залежність між цими величинами пропорційна

 , (1)

де q – заряд провідника, φ – його потенціал, С – коефіцієнт пропорціональності – величина постійна для даного провідника і залежить від його форми і розмірів.

Коефіцієнт пропорціональності с називається електроємністю (скорочено просто ємністю) провідника. Із (1) випливає

 . (2)

Як видно з (2), електроємність – це фізична величина, що чисельно дорівнює заряду, який необхідно надати тілу, щоб змінити його потенціал на одиницю. В системі СІ ємність вимірюється в фарадах. Фарада – ємність такого провідника, потенціал якого змінюється на один вольт при наданні йому заряду в один кулон.

Електроємністю конденсатора називають фізичну величину, що чисельно дорівнює заряду, який потрібно перенести з однієї обкладки на іншу, щоб змінити різницю потенціалів між ними на одиницю

 . (3)

Щоб визначити ємність, потрібно знати заряд конденсатора і різницю потенціалів між обкладками. Величина заряду в даній роботі визначається за допомогою балістичного гальванометра. Заряд q, що пройшов через гальванометр, пропорціональний першому відхиленню рухомої системи гальванометра, тобто найбільшому кутовому відхиленню α «зайчика» від положення рівноваги

 , (4)

де k0 – коефіцієнт пропорціональності.

При малих кутах величина α пропорціональна числу поділок відхилення «зайчика», відрахованих по шкалі. Тоді рівняння (4) можна записати

 , (5)

де k – балістична постійна гальванометра. Підставляючи (3) у (5), маємо

 . (6)

Нехай маємо еталонний конденсатор з ємністю С0 і досліджуваний з ємністю С. по черзі зарядимо їх до однакової різниці потенціалів U і розрядимо через гальванометр. Згідно (6) маємо

 , . (7)

де n і n0 – найбільші відхилення «зайчика» при розрядженні еталонного і досліджуваного конденсаторів.

Розв’язуючи систему рівнянь (7) відносно с, маємо

 . (8)

Для виконання даної роботи використовують електричну схему подану на рис. 1.

В схемі Б – джерело постійного струму; R – реостат, ввімкнений за схемою потенціометра; V – вольтметр, яким вимірюється різниця потенціалів на досліджуваному і еталонному конденсаторах; К1 – ключ для включення