Menu
Физический маятник
Оборудование: лабораторная установка, электронный секундомер, отвертка.

Теоретическое введение
Рассмотрим колебания физического маятника – любого твердого тела, которое может поворачиваться вокруг неподвижной горизонтальной оси О под действием силы тяжести Mg (рис. 1). Величина отклонения от положения равновесия характеризуется углом отклонения от вертикали прямой,соединяющей C точку подвеса О с центром масс С тела.

Измерения
Формула (2), а, значит, и (4) и (6), справедливы для идеализированной модели физического маятника, а именно: мы считали 1) колебания – малыми, и поэтому их период не зависит от амплитуды (изохронность колебаний) и 2) затуханием можно пренебречь.

Необходимо выяснить, обеспечивается ли выполнение этих предположений в условиях эксперимента.

Легко убедиться, что периоды колебаний стержня при малых (50) и больших (300) амплитудах отличаются друг от друга. Так как соотношение (4) справедливо только для малых амплитуд, то необходимо выяснить, в пределах каких значений амплитуды период колебаний остается постоянным с заданной степенью точности (например, с точностью до 0,5%). Это легко сделать, измеряя период колебаний маятника для различных амплитуд, постепенно увеличивая их от 2-3о до 10-15о.

Выясним теперь, как оценить влияние затухания на период колебаний маятника. Наблюдая колебания маятника, можно убедиться, что их амплитуда постепенно уменьшается. Значит, модель незатухающих колебаний, принятая при выводе формул (2) и (4), строго говоря, не верна. Нетрудно понять качественно, как влияет затухание колебаний на их период: под действием трения движение маятника замедляется, и период его колебаний увеличивается. Вопрос заключается в том, является ли это увеличение периода существенным или им можно пренебречь.

Задание
1. Определите диапазон изохронности колебаний. Для этого измерьте период колебаний маятника (с точностью до 10-4 с) для 6 – 8 значений амплитуды в пределах от 2-3о до 10-15о. Результаты занесите в табл. 1. Выясните, в каком диапазоне амплитуд колебания можно считать изохронными с точностью до 0,5 %; 1 %.

2. Оцените влияние затухания на период колебаний. Для этого определите число N колебаний, за которое амплитуда колебаний маятника уменьшается примерно в три раза. Измерения проведите при трех различных положениях опорной призмы от а L/10 до а L/2. Если найденные значения N 1, то влиянием затухания на период колебаний можно пренебречь.
3. Постройте по точкам график теоретически ожидаемой зависимости периода колебаний стержня от параметра, = а/L в области значений
0 0,5. График стройте в координатной плоскости x = y = Т/То. Для построения графика найдите с помощью микрокалькулятора значения y(x) по формуле ( 8 ) не менее, чем при пятнадцати различных значениях х
в интервале 0 х 0,5 . Результаты вычислений занесите в табл. 2.

///внутри рисунки и решение, может кому надо что еще пишите!

20.03.2011 18:57 Физика Артем 1700 3786 1
Астрофизик   12.04.2011 15:10
А вот и лабораторная работа! Спасибо автору!
Имя *:
Email: