Порядок выполнения работы 2

1. Привяжите шарик к леске, измерьте его диаметр, рассчитайте радиус R_ш. Укрепите нить с шариком (математический маятник) на кронштейне и дайте повисеть примерно 2-3 минуты. Линейкой измерьте длину нити L_н. При измерении длины подвеса необходимо учитывать радиус шарика. Результат L_н занести в таблицу.

2. Отклоните шарик от положения равновесия на угол, не превышающий 2^о. Для оценки угла используйте пару курсоров, закрепленных на демонстрационной линейке

(Sin =Δ x/L_н, Δ x = L_н Sin = L_н Sin2^о, где Δ x – отклонение шарика от положения равновесия, L_н - длина нити.)

3. Проведите 5-7 измерений периода колебаний с помощью светового барьера. Результаты занести в таблицу 1.

4. Измерьте длину нити после проведения опытов. Данные занести в таблицу 1.

5. Усредните результаты измерения периода и длины нити. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1.

6. По формуле (21) рассчитайте значение ускорения свободного падения. Оцените погрешность.

7. Пункты 2-6 проделайте для 5-7 подвесов различной длины (укорачивать нить на 5-10 см). Данные занести в таблицу.

8. По данным таблицы и рабочей формуле (21) определить для каждой длины маятника L_i ускорение свободного падения g_i. Найти среднее значение ускорения, рассчитать по формуле Стьюдента доверительный интервал и относительную ошибку.

9. Построить график зависимости (Т_i)² от L_i.

По графику определить величину С= . Рис. 6

10.По формуле (22) определить величину ускорения свободного падения g. Сравните его со значением g найденным в пункте 6.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какое движение материальной точки называется колебательным? При каких условиях возможны свободные колебания в системе?

2. Какие колебания называют периодическими?

3. Какие колебания называют гармоническими? Запишите кинематическое уравнение для гармонических колебаний. Что такое смещение, амплитуда, фаза, начальная фаза, частота, циклическая частота, период?

4. Напишите уравнения, связывающие частоту и период, частоту и циклическую частоту, циклическую частоту и период гармонических колебаний.

5. Исходя из кинематического уравнения гармонических колебаний, найдите скорость и ускорение этих колебаний. Постройте для указанных величин графики их зависимости от времени.

6. Запишите уравнения связи амплитуды смещения и амплитуды ускорения, амплитуды скорости и амплитуды ускорения, амплитуды скорости и амплитуды смещения при гармоничесуих колебаниях материальной точки.

7. Под действием каких сил совершаются гармонические колебания? Запишите Второй закон Ньютона и дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний материальной точки.

8. Что такое математический маятник? При каких условиях реальный маятник (шарик на нити) можно считать приближённо математическим? В каком случае можно считать силу, действующую на шарик, квазиупругой?

9. В каких точках траектории движения шарика математического маятника он имеет максимальную (для данного колебательного процесса) скорость, потенциальную энергию, кинетическую энергию, ускорение.

10. Как изменится период колебаний математического маятника, если изменить его А)длину; Б) массу колеблющегося тела; В) амплитуду колебаний?

11. Как изменится период математического маятника при его ускоренном движении по вертикали? Чему равен период колебаний такого маятника в случае его свободного падения?

12. Сформулируйте и запишите закон всемирного тяготения.

13. Что такое потенциал и напряженность гравитационного поля?

14. От каких величин зависит значение ускорения свободного падения в данном месте? Одинаково ли значение ускорения свободного падения для тел с различной массой?

15. Как и почему зависит величина ускорения свободного падения g от широты местности? В каких точках Земли ускорение свободного падения максимальное, в каких минималное?

16. По какой формуле в данной лабораторной работе рассчитывается ускорение свободного падения?

17. Получите формулу для периода колебаний математического маятника.