В работе используется оборотный маятник (рис. 10.3), который является частным случаем физического маятника.
На металлическом стержне 3 жестко закреплены опорные призмы 1 и 2 и находящаяся между ними чечевица 4. Чечевица 5 может перемещаться по шкале 6 и закрепляться в нужном положении винтом.
Расстояние между призмами постоянно (l0 =730 мм).
При перемещении чечевицы 5 по стержню изменяются периоды колебаний Т1 и Т2 (на ребрах призм 1 и 2 соответственно).
При некотором положении чечевицы 5 периоды Т1 и Т2 оказываются равными. В этом случае lпр1=lпр2=l0 (расстояние между призмами). Подставляя l0 и Т=Т1=Т2 в (10.9), можно найти g.
Чтобы найти указанное положение чечевицы 5 на шкале 6, нужно найти зависимость Т1 и Т2 от положения (r) чечевицы 5, т.е. построить график Т1=Т1(r) и Т2=Т2(r). Пересечение этих графиков и даст искомое положение чечевицы 5.
Порядок выполнения работы и обработка
Результатов измерений
1. Подвесить маятник на призме 1.
2. Закрепить чечевицу 5 на делении 0 по шкале 6.
3. Отклонить маятник от положения равновесия на угол не более 3…5 градусов и отпустить. С помощью секундомера измерить время t1 пятидесяти (или ста) колебаний.
4. Перевернуть маятник на призму 2 и измерить время t2 пятидесяти (или ста) колебаний, как в пункте 3.
5. Вновь перевернуть маятник на призму 1.
6. Передвинуть чечевицу 5 на 1,5 см по шкале 6 и провести измерения t1 и t2 согласно пунктам 3…5.
7. Повторить аналогичные измерения при перемещении чечевицы 5 через каждые 1,5 см по всей шкале 6.
8. Результаты измерений свести в таблицу 10.1.
Таблица 10.1
| n | 50 (100) | |||||||||||
| r, см | 1,5 | 3,0 | 4,5 | 6,0 | 7,5 | 9,0 | 10,5 | 12,0 | 13,5 | 15,0 | 16,5 | |
| t1, с | ||||||||||||
| t2, с |
9. Построить графики t1(r) и t2(r) на одном рисунке, откладывая по горизонтальной оси r (положение чечевицы 5 на шкале 6), а по вертикали - t1 и t2.
10. По точке пересечения графиков t1(r) и t2(r) определить время t0=t1=t2 и рассчитать ускорение свободного падения по формуле:
. (10.10)
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте цель работы.
2. При каких условиях колебания маятника можно считать гармоническими?
3. Что такое физический маятник?
4. Что такое приведенная длина физического маятника? Как она зависит от момента инерции, массы и расстояния между точкой подвеса и центром тяжести маятника?
5. Как устроен оборотный маятник?
6. Как определяется g с помощью оборотного маятника?
7. Сделайте выводы по работе.
Библиографический список
1. Лабораторный практикум по физике: Учебное пособие для студентов вузов/ Б.Ф.Алексеев, К.А.Барсуков, И.А. Войцеховская. Под ред. К.А.Барсукова, Ю.И.Уханова. М.: Высш. шк., 1988. 340 с.
2. Лабораторный практикум по физике / А.С. Ахматов, В.М.Андреевский, И.А.Куланов и др. Под ред. А.С. Ахматова. М.:Высш.шк., 1980. 360 с.
3. Методы физических измерений: Лабораторный практикум по физике. Под ред.Р.И.Солухина. Новосибирск, 1975. 280 с.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высш. шк., 1989. 420с.
5. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. М.:Наука, 1982. 432 с.
6. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1985. 350 с.
7. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.1. М.: Наука, 1974. 520 с.
Техника безопасности
при проведении лабораторных и практических работ
в лаборатории механики
1. Общие требования безопасности
1.1. К работе с электроизмерительными приборами, электроустановками, ЭВМ – под руководством преподавателя или ответственного за лабораторию, допускаются лица, прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.
1.2. При работе в лаборатории студенты должны соблюдать правила поведения, расписания учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.
1.3. При работе с электроизмерительными приборами возможно воздействие на работающих следующих опасных факторов:
a) поражение электрическим током при прикосновении к оголенным проводам и при работе с приборами, находящимися под напряжением;
б) травмирование рук при использовании неисправного инструмента.
ПОМНИТЕ Электрический ток может вызвать ожоги, обморок, судороги, прекращения
дыхания, даже смерть.
1.4. ЗНАЙТЕ К индивидуальным средствам защиты относятся:
Для глаз – защитные очки, для лица – маска, для рук – диэлектрические перчатки, для дыхательных путей – респиратор.
При выполнении лабораторных работ должны использоваться указатели напряжений и инструмент с изолированными ручками.
1.5. В лаборатории для выполнения лабораторных работ должна быть медаптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств.
1.6. Студенты обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения.
1.7. При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить преподавателю или зав. лабораторией, который сообщает об этом администрации МарГТУ. При неисправности электроизмерительных приборов, инструмента прекратить работу и сообщить об этом преподавателю или зав. лабораторией.
1.8. В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды, пользование индивидуальными и коллективными средствами защиты, соблюдать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.
1.9. Студенты, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка МарГТУ и подвергаются внеочередной проверке знаний правил охраны труда.
2. Требования безопасности перед началом работы
2.1. Получив разрешение на проведение лабораторных работ - ПРОВЕРЬТЕ состояние и исправность электроизмерительных приборов и инструмента, наличие и исправность защитного заземления
2.2. Подготовить необходимое для работы материалы, приспособления и разложить на свои места, убрать с рабочего стола все лишнее
2.3. Подготовить к работе средства индивидуальной защиты, убедиться в их исправности.
3. Требования безопасности во время работы
3.1. ПОМНИТЕ Электрический ток величиной 0,1 А и напряжением свыше 42В опасен для жизни человека
3.2. Пребывание студентов в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя или ответственного за лабораторию.
3.3. Лабораторные работы студенты проводят только в присутствии преподавателя или ответственного за лабораторию
3.4. Запрещается применять электрические приборы и устройства, не соответствующие требованиям безопасности труда. Не применять оборудование, приборы и кабели с открытыми токоведущими частями
3.5. Все электрические приборы должны иметь указатели напряжений, на которые они рассчитаны.
4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
4.1. При обнаружении неисправности в работе электроизмерительных приборов или лабораторной установки, находящихся под напряжением (повышенном их нагревании, появления искрения и т.д.) немедленно отключить источник электропитания, вывесить табличку о неисправности оборудования и сообщить об этом преподавателю или зав. лабораторией.
4.2. При коротком замыкании в электроизмерительных приборах и лабораторных установках и их загорании, немедленно отключить их от электросети, сообщить о пожаре в пожарную часть по телефону 9-01 и приступить к тушению очага возгорания углекислотным (порошковым) огнетушителем или песком
4.3. При получении травмы сообщить преподавателю или зав. лабораторией, которому оказать первую помощь пострадавшему, при необходимости отправить его в ближайшее лечебное учреждение, сообщить об этом администрации МарГТУ.
5. Требование безопасности по окончании работы
5.1. Отключить электроизмерительные приборы и лабораторные установки от электросети.
5.2. Привести в порядок рабочее место
5.3. Заявить преподавателю или ответственному за лабораторию об окончании работы и получить разрешение на уход из лаборатории.
Оглавление
| 1. Статистическая обработка результатов эксперимента 2. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда……… 3. Изучение законов поступательного движения на машине Атвуда … 4. Удар шаров ……………………………………………………………… 5. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью прибора Гримзеля ……………………………...……………………….. 6. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека.. 7. Определение момента инерции и проверка закона сохранения энергии с помощью маятника Максвелла …………………………….. 8. Определение скорости полета снаряда с помощью баллистического крутильного маятника ………………………………………………….. 9. Изучение прецессии гироскопа ……………………………….……….. 10. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника ………………………………………………………………… Библиографический список …………………………………………… Техника безопасности………………………………………………….. |
