падения

Лабораторная работа № 4 Изучение колебаний математического маятника

Тема для изучения: Механические колебания.

ЦЕЛЬ: установить вид зависимости периода от длины. Измерить ускорение свободного падения.

Использованные понятия: колебания, период, частота, ускорение свободного

падения

Оборудование:

Установка

Общий вид установки приведен на рис. 1.

Рис. 1 Рис. 2

Соберите установку для маятника. Чтобы закрепить стержень, потяните желтый рычаг (рис. 2 и 3).

Зафиксируйте крепежный болт в зажиме для круглых и прямоугольных стержней так, чтобы отверстие на конце болта находилось в горизонтальном положении (рис. 4).

Рис. 3 Рис. 4

Уберите два болта у одного из зажимов и привяжите к нему леску (примерно 1,1 м) (рис. 5), второй конец лески протяните через отверстие в крепежном болте (рис. 6), закрепленном на штативе.

Рис.5 Рис. 6 Рис.7

Привяжите леску ко второму зажиму для круглых и прямоугольных стержней (рис. 7). Отрегулируйте высоту нижнего зажима для круглых и прямоугольных стержней так, чтобы расстояние от верхней точки крючка до середины подвешенного на леске зажима было максимальным.

Выполнение работы

• Отклоните конец маятника вбок на 20 см и осторожно отпустите. В момент начала движения маятника начните измерение времени с помощью секундомера.

• В момент, когда маятник завершит 20 полных колебаний, остановите измерение времени. Полученное значение (t₁) занесите в таблицу.

• Повторите опыт 2 раза.

• Передвиньте нижний зажим вниз до тех пор, пока длина маятника не уменьшится в два раза (см. рис. 8). Измерьте время, необходимое для 20 колебаний укороченного маятника, повторите опыт 2 раза, занесите полученные значения t₃ и t₄ в таблицу.

• Еще раз укоротите длину маятника в два раза (4 раза по сравнению с исходной длиной) и снова проведите измерения времени, необходимого для совершения 20 колебаний. Повторите опыт 2 раза и измеренные значения t₅ и t₆ занесите в таблицу.

Рис. 8

Результаты измерения и расчеты

Таблица

1. Сосчитайте период колебания маятника для каждого опыта. T=t/N, где N – число колебаний, совершенных маятником за время t (в нашем случае - 20).

2. Сосчитайте квадрат периода для каждого измерения. Ответьте на вопрос - во сколько раз изменился квадрат периода колебания математического маятника при изменении его длины в два раза?

3. Сделайте вывод о соответствии полученных результатов формуле для периода колебаний математического маятника:

4. Для каждого эксперимента рассчитайте значение ускорения свободного падения по формуле

5. Сосчитайте среднее арифметическое для полученных значений ускорения свободного падения и оцените погрешность вашего измерения. Табличное значение для ускорения свободного падения - 9.8 м/с².

Лабораториялық жұмыс № 4 Математикалық маятник тербелісін зерттеу

Деңгей: негіздік (9 және 11 сыныптар)

Оқу үшін тақырып: Механикалық тербелістері.

Мақсаты: ұзындықтан периодтың тәуелдік түрін орнату. Бос құлдыраудың жылдамдатуын өлшеу.

Қолданылған ұғымдар: тербеліс, период, жылдамдық, бос құлдыраудың жылдамдатуы

Жабдықтар:

Қондырғы

Қондырғының жалпы түрі 1 сур. келтірілген.

1 сур.

Маятникке арналған жабдықты жинаңыздар. Өзекшені бекіту үшін сары рычагты тартыңыздар (2 және 3 сур.).

2 сур. 3 сур.

Тіреуші болтты дөңгелек немесе тік бұрышты оқтамаларға арналған қысым – саптауға бекітіңіздер, болттың шетіндегі саңылауы көлденең жағдайда болуы қажет (4 сур.).

4 сур.

Бір қысқыштан екі болтты алып тастаңыздар және оған қармақ жібін байлаңыздар (шамамен 1,1 м) (5 сур.), штативке бекітілген тіреуіш болтының саңылауы арқылы қармақ жіптің екінші шетін тартыңыздар (6 сур.).

5 сур. 6 сур. 7 сур.

Қармақ жіпті екінші дөңгелек немесе тік бұрышты оқтамаларға арналған қысым – саптауға байлаңыздар (7 сур.). Дөңгелек немесе тік бұрышты оқтамаларға арналған қысым – саптауға арналған төмеңгі қысқыштың биіктігін, ілмектің жоғарғы нүктесі мен ортаға дейін қармақ жіпке ілінген қысқыштың қашықтығы максималды болатындай реттеңіздер.

Жұмыстың орындалуы

· Маятниктің шетін 20 см бүйірге ауытқытыңыздар және жайменен жібереңіздер. Маятниктің қозғалысынан бастап, секундомер көмегімен уақытты өлшеңіздер.

· Маятник толық 20 тербеліс жасаған кезде, уақытты өлшеуді тоқтатыңыздар. Алынған мағынаны (t₁) кестеге жазыңыздар.

· Тәжірибені 2 рет қайталаңыздар.

· Маятниктің ұзындығы екі есе қысқарғанға дейін (8 сур. қар.) астыңғы қысқышты төмен қарай жылжытыңыздар. Қысқырған маятниктің 20 тербелісіне қажетті уақытты өлшеңіздер, тәжірибені 2 рет қайталаңыздар, алынған t₃ және t₄ мағыналарды кестеге жазыңыздар.

· Маятниктің ұзындығын тағы да екі есе қысқыртыңыздар (берілген ұзындығымен салыстырғанда 4 есе) және қайтадан 20 тербелісіне қажетті уақытты өлшеңіздер. Тәжірибені 2 рет қайталаңыздар, алынған t₅ және t₆ мағыналарды кестеге жазыңыздар.

8 сур.

Есептеулер және өлшеу нәтижелері

Кесте

№

1.Әр тәжірибе үшін қажетті маятник тербелісінің периодын санаңыздар. T=t/N, мұндағы N тербеліс саны маятникпен жасалған t уақыты (біздің жағдайда 20).

2. Әр өлшем үшін периодтың квадратын санаңыздар. Сұраққа жауап беріңіздер – ұзындығы екі есеге өзгерген математикалық маятник тербеліс периодының квадраты неше рет өзгерді?

3. Математикалық маятник тербеліс периоды үшін алынған нәтижелердің формулаға

сәйкестілігі туралы қорытынды жасаңыздар:

4. Әр тәжірибе үшін еркін түсу үдеуінің мағынасын формула бойынша есептеңіздер:

5. Еркін түсу үдеуінен алынған мағына үшін арифметикалық ортасын санаңыздар және сіздің өлшеміңіздің қателігін бағалаңыздар. Еркін түсу үдеуі үшін кестелік мағына – 9.8 м/с².

Поиск по сайту: