Лабораторные работы - Физика

Скачать с сервера

Цель работы: изучение законов колебания маятника; ознакомление с косвенными методами измерения ускорения свободного падения при помощи математического и оборотного маятников.

Приборы и принадлежности: маятник универсальный ФПМ-04 (далее - маятник).

 

Элементы теории

Наиболее точные измерения ускорения свободного падения g выполня­ются с помощью косвенных методов. Многие из них основаны на использова­нии формулы для периода колебаний физического маятника. Массу маятника и период его колебаний можно измерить с очень высокой точностью, но точно измерить момент инерции не удается. Указанного недостатка лишен метод оборотного маятника, который позволяет исключить момент инерции из расчетной формулы для g.

Рассмотрим тело массы m, способное колебаться относительно точки О и отклоненное от положения равновесия на угол а (рис. 1). Это тело представ­ляет собой физический маятник с моментом инерции I (относительно оси О, перпендикулярной плоскости рисунка).

Приведенная длина физического маятника l - это длина такого матема­тического маятника, период колебаний которого равен периоду колебаний данного физического маятника

Измерить приведенную длину можно перераспределением масс маятника или изменением положения точки его подвеса.

Точка К, лежащая на перпендикуляре к оси качаний, проходящем через центр тяжести физического маятника на расстоянии l от этой оси, называется центром качаний (математический маятник длины l, подвешенный к оси качаний физического маятника, будет колебаться синхронно с центром качаний).

Таким образом, центр качаний обладает следующим свойством: если ось пройдет через центр качаний, то новый центр качаний бу­дет расположен на месте старой оси.

Из равенства приведенных длин следует равенство периодов колебаний.

Оборотным маятником называется физический маятник, центр качаний которого расположен в пределах колеблющегося тела. Такой маятник можно подвешивать в любой из двух точек О и К без изменения периода ко­лебаний: T1=T2=T. Взаимозаменяемые точки О и К расположены по обе сторо­ны от центра масс С на расстояниях S1 и S. Моменты инерции относитель­но осей, проходящих через эти точки, различны.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить