Материал: Плясов Лабораторныы практикум Мекханика твердого тела 2015

тегрированным секундомером. При выполнении измерений на се- кундомере должен быть выбран режим «измерение периода» (пра- вое крайнее положение переключателя). Сам фотодатчик должен быть расположен в точке, где амплитуда колебаний маятника мак- симальна (см. рис.1.16.5).

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

1.Во время движения оборотного маятника не допускайте нахождение посторонних предметов на его пути.

2.В работе 1.16 после подвешивания маятника сразу закройте замок, чтобы маятник не сорвался со стойки.

3.В работе 1.16а располагайте опору фотодатчика так, чтобы маятник при своем движении не задевал его.

4.Не отклоняйте маятник на угол больше 10°.

5.В работе 1.16 при изменении положения чечевицы и при из- мерении приведенной длины поместите маятник на специальные держатели на рабочем столе.

6.В работе 1.16а при измерениях расстояния между опорными втулками маятника с помощью рулетки, сначала снимите маятник с оси и положите на стол. Изменение положения нижней опорной втулки производите также на не подвешенном маятнике.

ЗАДАНИЯ

К работе 1.16

Определение ускорения свободного падения тел

спомощью оборотного маятника

1.Установить чечевицу 5 в начальное положение l = 3 см.

2.Для каждой из опорных призм 2 и 3 (при фиксированном по- ложении чечевицы 5) произвести по три измерения периода коле-

баний оборотного маятника ( T1 и T2 соответственно). Для этого необходимо выполнить следующие действия:

11

-подвесить маятник на штативе так, чтобы отполированная сто- рона свободной опорной призмы была обращена к фотодатчику 10

(см. рис. 1.16.3);

-включить питание секундомера (если это не было сделано ра-

нее) (см. рис. 1.16.4);

-привести маятник в колебательное движение так, чтобы угло- вая амплитуда колебаний не превышала 10 град.;

-нажать клавишу СБРОС на панели секундомера. При этом во всех разрядах шкалы секундомера высвечиваются нули (либо гори- зонтальные черточки);

-после того как маятник совершит одно полное колебание се- кундомер автоматически измерит период.

Результаты измерений занести в заранее подготовленную табл. 1.16.1.

Таблица 1.16.1

3. В дальнейшем менять положение чечевицы 5 каждый раз на 1 см и для новых положений чечевицы 5 ( l = 4, 5, ... см) вновь про- водить измерения периодов колебаний оборотного маятника со- гласно п. 2.

В процессе измерений хорошо прослеживается следующая за- кономерность: при перемещении чечевицы 5 из начального поло- жения вдоль стержня оборотного маятника разность периодов ко- лебаний оборотного маятника T = T1 – T2, не меняя знака, моно- тонно уменьшается. Наступает момент, когда при некотором поло- жении чечевицы 5 (l = k см, например) величина T имеет все еще тот же знак, что и при начальном положении чечевицы 5, а при сле- дующем положении чечевицы 5 (l = k + 1 см) T имеет уже проти-

12

2. Для каждой из опорных втулок провести по три измерения периода колебаний оборотного маятника ( T1 и T2 соответственно).

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

-подвесить маятник на ось;

-отклонить маятник из положения равновесия не более чем на

10°; - отпустить маятник;

Внимание! При запуске маятника отклоняйте его в плоскости перпендикулярной оси подвеса. Если начальное отклонение не ле- жит в указанной плоскости, то нижний конец стержня маятника будет описывать восьмерку. В этом случае остановите маятник,

иснова приведите его в колебательное движение.

-в момент, когда маятник не находится в положении равнове- сия, нажать кнопку «Set» на секундомере. При этом во всех разря- дах его шкалы высветятся точки;

-когда маятник совершит одно полное колебание, секундомер на фотодатчике остановится и покажет период колебаний.

Результаты измерений занести в заранее подготовленную табл. 1.16.1а.

3. В дальнейшем менять положение нижней опорной втулки 3 каждый раз на 2 см в сторону от соответствующего конца стержня и вновь проводить измерения периодов колебаний оборотного ма- ятника согласно п. 2.

В процессе измерений хорошо прослеживается следующая за- кономерность: при перемещении опорной втулки 3 из начального положения вдоль стержня оборотного маятника разность периодов

14

колебаний оборотного маятника T = T1 − T2 , не меняя знака, сна-

чала монотонно возрастает, а затем монотонно убывает. Наступает момент, когда при некотором положении опорной втулки 3 (например, l = k см) величина Т имеет все еще тот же знак, что и при начальном положении опорной втулки 3, а при следующем по- ложении опорной втулки 3 ( l = k + 2 см) T имеет уже противо- положный знак (или T = 0, что маловероятно). Это означает, что положение l0 опорной втулки 3, при котором периоды колебаний оборотного маятника на обеих опорных втулках совпадают, нахо- дится в интервале k < l0 < k + 1 (или l0 = k + 1 ).

Если l0 ≠ k + 1, дальнейшее уточнение положения опорной втулки 3, при котором T = 0, следует проводить согласно п. 4.

4. Установить опорную втулку 3 так, чтобы ее внешний край (по которому измеряют ее положение на стержне 1) совпал с сере- диной экспериментально найденного интервала (k; k + 1), т.е. l = (k + 1) см и провести измерение периодов колебания оборотного маятника согласно п. 2.

вить опорную втулку 3 в середине этого интервала ( l = (k + 0,5) см или l = (k + 1,5) см) и вновь измерить периоды колебаний оборот-

ного маятника согласно п. 2 и т.д.

После таких уточнений положения опорной втулки 3 периоды колебаний оборотного маятника на обеих опорных втулках будут совпадать с точностью до последней значащей цифры. Это и есть определенный экспериментально период колебаний оборотного маятника, принимаемый за истинный (при данном расположении опорных втулок). А расстояние между углублениями опорных вту- лок есть приведенная длина оборотного маятника, соответствую- щая найденному экспериментально периоду колебаний.

6. Измерить приведенную длину маятника lпр, т.е. расстояние между углублениями опорных втулок с помощью рулетки. Приборная погрешность измерения приведенной длины составит

lпр = 1,0 мм.

15