1. Прив'яжіть кульку до волосіні, виміряйте його діаметр, розрахуйте радіус Rш. Зміцніть нитка з кулькою (математичний маятник) на кронштейні і дайте повисіти приблизно 2-3 хвилини. Лінійкою виміряйте довжину нитки Lн. При вимірюванні довжини підвісу необхідно враховувати радіус кульки. Результат Lн занести в таблицю.
2. Відхилити кульку від положення рівноваги на кут, що не перевищує 2 о. Для оцінки кута використовуйте пару курсорів, закріплених на демонстраційній лінійці
(Sin = # 916; x / Lн, # 916; x = Lн Sin = Lн Sin2 о. де # 916; x - відхилення кульки від положення рівноваги, Lн - довжина нитки.)
3. Проведіть 5-7 вимірювань періоду коливань за допомогою світлового бар'єру. Результати занести в таблицю 1.
4. Виміряйте довжину нитки після проведення дослідів. Дані занести в таблицю 1.
5. усереднені результати вимірювання періоду і довжини нитки. Результати занести в таблицю 1.
7. Пункти 2-6 виконайте для 5-7 підвісів різної довжини (вкорочувати нитку на 5-10 см). Дані занести в таблицю.
8. За даними таблиці і робочої формулою (21) визначити для кожної довжини маятника Li прискорення вільного падіння gi. Знайти середнє значення прискорення, розрахувати за формулою Стьюдента довірчий інтервал і відносну помилку.
9. Побудувати графік залежності (Тi) 2 від Li.
За графіком визначити величину С =. Мал. 6
10. За формулою (22) визначити величину прискорення вільного падіння g. Порівняйте його зі значенням g знайденим в пункті 6.
Питання для самоконтролю.
1. Який рух матеріальної точки називається коливальним? За яких умов можливі вільні коливання в системі?
2. Які коливання називають періодичними?
3. Які коливання називають гармонійними? Запишіть кінематичне рівняння для гармонійних коливань. Що таке зміщення, амплітуда, фаза, початкова фаза, частота, циклічна частота, період?
4. Напишіть рівняння, що зв'язують частоту і період, частоту і циклічну частоту, циклічну частоту і період гармонійних коливань.
5. Виходячи з кінематичного рівняння гармонійних коливань, знайдіть швидкість і прискорення цих коливань. Побудуйте для зазначених величин графіки їх залежності від часу.
6. Запишіть рівняння зв'язку амплітуди зміщення і амплітуди прискорення, амплітуди швидкості і амплітуди прискорення, амплітуди швидкості і амплітуди зміщення при гармонічесуіх коливаннях матеріальної точки.
7. Під дією яких сил відбуваються гармонійні коливання? Запишіть Другий закон Ньютона і диференціальне рівняння вільних гармонійних коливань матеріальної точки.
8. Що таке математичний маятник? За яких умов реальний маятник (кульку на нитці) можна вважати приблизно математичним? В якому випадку можна вважати силу, діючу на кульку, квазіпружної?
9. У яких точках траєкторії руху кульки математичного маятника він має максимальну (для даного коливального процесу) швидкість, потенційну енергію, кінетичну енергію, прискорення.
10. Як зміниться період коливань математичного маятника, якщо змінити його А) довжину; Б) масу тіла, що коливається; В) амплітуду коливань?
11. Як зміниться період математичного маятника при його прискореному русі по вертикалі? Чому дорівнює період коливань такого маятника в разі його вільного падіння?
12. Сформулюйте і запишіть закон всесвітнього тяжіння.
13. Що таке потенціал і напруженість гравітаційного поля?
14. Від яких величин залежить значення прискорення вільного падіння в даному місці? Чи однаково значення прискорення вільного падіння для тіл з різною масою?
15. Як і чому залежить величина прискорення вільного падіння g від широти місцевості? У яких точках Землі прискорення вільного падіння максимальне, в яких мінімалное?
16. За якою формулою в даній лабораторній роботі розраховується прискорення вільного падіння?
17. Отримайте формулу для періоду коливань математичного маятника.