Порядок выполнения работы

4.1. Получите у лаборанта груз и прикрепите его к нити – см. рисунок 4.1.

4.2. Закрепите все привески на одном и том же расстоянии от барабана. Для этого, пользуясь штангенциркулем, установите для всех привесок одно и то же расстояние S (см. рисунок 4.2). Значение S следует выбирать в пределах 5 – 10 см.

4.3.

Рис. 4.1. Крепление груза

S

Рис. 4.2. Измерение S

Вращая маятник за помеченный стержень, поднимите груз примерно до уровня маятника так, чтобы помеченный стержень был расположен горизонтально или вертикально.

4.4. Плавно, без толчка отпустите стержень, предоставив грузу опускаться вниз, а маятнику вращаться. Одновременно включите секундомер.

4.5. В момент, когда помеченный стержень, совершив N полных оборотов, снова окажется в исходном положении (горизонтальном или вертикальном), остановите секундомер и запишите его показание t и число оборотов N в таблицу 4.1. В первом опыте N = 1, в каждом последующем опыте значение N следует увеличивать на 1.

4.6. Проделайте пункты 4.3 – 4.5 ещё пять раз.

4.7. Используя формулу (2.7), определите значения циклической частоты w в каждом из опытов и запишите эти значения в таблицу 4.1.

4.8. Оцените погрешности измерений времени вращения маятника и циклической частоты . Как это сделать, написано в пункте 5. Результаты запишите в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1. Зависимость циклической частоты
вращения маятника w от времени t

№ опыта	N	t	w	D(t)	D(w)
	с	рад/c	с	рад/c

4.9. На основании данных таблицы 4.1 постройте график экспериментальной зависимости циклической частоты вращения маятника Обербека w от времени его вращения t.

· Выделите для графика не менее половины страницы.

· Выберите подходящий масштаб, имея в виду, что по горизонтальной оси (оси абсцисс) надо откладывать значения t, а по вертикальной оси (оси ординат) – значения w.

· Нанесите на график экспериментальные точки в виде не закрашенных кружочков диаметром примерно 2 мм.

· Нанесите на график планки погрешностей. Для этого от каждой экспериментальной точки отложите влево и вправо отрезок длиной D(t), а затем отложите вверх и вниз отрезок длиной .

· Проведите по линейке экспериментальную прямую – так, чтобы она прошла через начало координат, пересекла планки погрешностей всех экспериментальных точек и при этом прошла наиболее близко ко всем точкам. Образец показан на рисунке 4.1.

4.10. Выберите на экспериментальной прямой линии произвольную точку, определите её координаты (t; w), а затем, используя формулу (3.4), определите значение углового ускорения маятника e. На рисунке 4.1. произвольная точка обозначена буквой A, её координаты равны:
(4 с; 23 рад/с), при этом значение углового ускорения получается
e = 5,75 рад/с².

Графики можно строить, используя современные компьютерные программы. Например, график на рисунке 4.1 построен с помощью EXCEL. Программа сама провела по точкам экспериментальную линию (линию тренда) и выдала её уравнение: y = 5,837 x. Из этого уравнения видно, что e = 5,837 м/с². Значение 5,837 м/с² отличается от 5,75 рад/с², но это отличие недостоверно, так как оно меньше погрешности, с которой определяется угловое ускорение каждым из описан
ных способов.

4.11. Оцените погрешность измерения ускорения D(e). О том, как это сделать, написано в пункте 6.

4.12. Запишите результат измерения углового ускорения груза в виде:

.

4.13. Сформулируйте выводы.