рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Изучение физического маятника

Изучение физического маятника - Лабораторная Работа, раздел Физика, Кинематика и динамика поступательного движения Изучение Физического Маятника. Цель Работы Изучение Основных Закономерностей ...

Изучение физического маятника. Цель работы Изучение основных закономерностей колебательного движения физического маятника. Идея эксперимента В эксперименте исследуется физический маятник, представляющий собой прямой стержень, колеблющийся вокруг осей, расположенных на разном расстоянии от центра тяжести стержня.

Теория Колебания являются одним из наиболее распространенных видов движения. При достаточно малых отклонениях от положения равновесия колебания бывают обычно гармоническими. Физическим маятником называется твердое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси О, не проходящей через центр масс С тела рис. 15 . Если маятник выведен из положения равновесия на некоторый угол, то составляющаясилы тяжести уравновешивается силой реакции оси О, а составляющая стремится возвратить маятник в положение равновесия.

Все силы приложены к центру масс тела. При этом . 7.1 Знак минус означает, что угловое смещение и возвращающая сила имеют противоположные направления. При достаточно малых углах отклонения маятника из положения равновесия sin, поэтому F -mg. Поскольку маятник в процессе колебаний совершает вращательное движение относительно оси О, то оно может быть описано основным законом динамики вращательного движения , 7.2 где М - момент силы F относительно оси О, J - момент инерции маятника относительно оси О угловое ускорение маятника.

Момент силы в данном случае равен M Fl -mgl , 7.3 где l - расстояние между точкой подвеса и центром масс маятника. С учетом 7.2 уравнение 7.1 можно записать в виде 7.4 или , 7.5 где Решением дифференциального уравнения 7.5 является функция 0cos 0t , 7.6 позволяющая определить положение маятника в любой момент времени t. Из выражения 7.6 следует, что при малых колебаниях физический маятник совершает гармонические колебания колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по законам синуса или косинуса с амплитудой колебаний 0, циклической частотой, начальной фазой и периодом , 7.7 где L J mg - приведенная длина физического маятника, т.е. длина такого математического маятника, период которого совпадает с периодом физического маятника.

Формула 7.7 позволяет определить момент инерции твердого тела относительно любой оси, если измерен период колебаний этого тела относительно этой оси. Если физический маятник имеет правильную геометрическую форму и его масса равномерно распределена по всему объему, в формулу 7.7 можно подставить соответствующее выражение для момента инерции Приложение 3 . Например, для физического маятника, имеющего вид однородного стержня, колеблющегося вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной стержню, формула 7.7 приобретает вид , 7.8 где d - длина стержня, l - расстояние от оси качаний до центра тяжести стержня. Экспериментальная установка Применяемый в данной работе физический маятник состоит из однородного металлического стержня и опорной призмы, которая может перемещаться вдоль стержня.

Можно также использовать стержень с отверстиями, с помощью которых маятник одевается на горизонтальную ось. Период колебаний маятника измеряется с помощью ручного или стационарного секундомера.

Проведение эксперимента Задание 1. Изучение зависимости периода колебаний физического маятника от расстояния между осью качаний и центром тяжести маятника.

Измерения Измеряют периоды колебаний Т физического маятника при различных расстояниях l между центром тяжести и осью качаний. Шаг изменения расстояния l выбирают с таким расчетом, чтобы получить 8-10 экспериментальных точек. Число колебаний в каждом опыте 15-20. Полученные данные заносят в таблицу 7.1 отчета. Обработка результатов 1. Вычисляют периоды колебаний маятника во всех опытах. 2. Строят график зависимости периода колебаний маятника от расстояния l. 3. График T f l представляет собой кривую сложной формы.

Для дальнейшей обработки его следует линеаризировать. В качестве новых переменных выбирают Т2l и l2, т. е. строят график зависимости Т2l f l2 . Если экспериментальные точки ложатся на прямую с небольшим разбросом, то можно сделать вывод о правильности формулы периода колебаний физического маятника. 4. Производят обработку результатов с помощью метода наименьших квадратов МНК . 5. Используя полученное уравнение прямой, находят величины и. Вычисляют погрешности измерения этих величин. 6. Вычисляют ускорение свободного падения g и погрешность его измерения. 7. Вычисляют длину стержня d и погрешность её измерения. Для вычисления используют раннее полученное значение g и погрешность его измерения. 8. Сравнивают полученное значение g с табличным значением, а величину d c длиной стержня.

Делают вывод о точности проделанных измерений. 9. Для случая, когда расстояние l имеет наибольшее значение, вычисляют приведенную длину физического маятника.

Задание 2. Определение моментов инерции тел различной формы методом колебаний. 1. Из набора тел к работе берут по указанию преподавателя одно и измеряют период его колебаний относительно произвольной оси. 2. С помощью формулы 7.7 вычисляют момент инерции тела относительно оси качаний. 3. Производят необходимые геометрические измерения и, зная массу тела, вычисляют момент инерции тела относительно центра масс. С помощью теоремы Гюйгенса - Штейнера рассчитывают момент инерции тела относительно оси, проходящей через ось качаний. Измеренный и вычисленный результаты сравнивают в выводе.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Кинематика и динамика поступательного движения

С физическим экспериментом студент знакомится уже на лекционных занятиях по физике. Но приобщение его к экспериментальным методам и приемам… Перечень работ, предлагаемых в данном Практикуме, предназначен для студентов-… Практикум по механике содержит инструкции и методические указания к выполнению работ, построенных единообразно, по…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Изучение физического маятника

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Математическая обработка результатов измерений
Математическая обработка результатов измерений. Под измерением понимают сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения. Измерения подразделяются на прямые и косвенн

Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда
Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда. Цель работы Экспериментальная проверка основных уравнений и законов поступательного движения тела на специально сконструиро

Изучение вращательного движения твердого тела
Изучение вращательного движения твердого тела. Цель работы Экспериментальная проверка основного уравнения динамики вращательного движения твердого тела вокруг закрепленной оси. Идея эксперимента В

Изучение законов сохранения энергии и импульса при ударе
Изучение законов сохранения энергии и импульса при ударе. Цель работы Ознакомиться с явлением удара на примере соударения подвешенных на нитях шаров. Идея эксперимента Исследование упругого и неупр

Определение скорости полета пули методом баллистического маятника
Определение скорости полета пули методом баллистического маятника. Цель работы Изучение практического приложения теории неупругого удара, а также законов сохранения импульса и энергии. Идея

Изучение колебательного движения с помощью математического маятника
Изучение колебательного движения с помощью математического маятника. Цель работы Изучение основных закономерностей колебательного движения математического маятника. Идея эксперимента В эксперименте

Определение ускорения свободного падения при помощи оборотного маятника
Определение ускорения свободного падения при помощи оборотного маятника. Цель работы Изучение метода оборотного маятника для определения ускорения свободного падения. Идея эксперимента Применение о

Исследование собственных колебаний струны методом резонанса
Исследование собственных колебаний струны методом резонанса. Цель работы Произвести наблюдение формы собственных колебаний струны при неизменном ее натяжении и исследовать зависимость скорости расп

Определение скорости звука в воздухе
Определение скорости звука в воздухе. Цель работы Измерение скорости распространения звука в воздухе методом сложения перпендикулярных колебаний. Идея эксперимента В бегущей волне A A0cos t-

Определение модуля сдвига методом крутильных колебаний
Определение модуля сдвига методом крутильных колебаний. Цель работы Экспериментальное определение модулей сдвига различных материалов методом крутильных колебаний. Идея эксперимента Крутильн

Изучение деформации растяжения
Изучение деформации растяжения. Цель работы Изучение зависимости величины деформации твердого тела от напряжения при деформации растяжения. Идея эксперимента В эксперименте подвергается растяжению

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги