3 механик. Лабораторная работа 3 Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника По дисциплине Физика
 Скачать 70.81 Kb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра общей и технической физики МЕХАНИКА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 «Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника»По дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану) Выполнил: студент гр. САМ-21 Терехов Н.В. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.) Дата: Проверил руководитель работы: (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2021 Цель работы Определить ускорение свободного падения при помощи универсального маятника. Краткое теоретическое содержание Явление, изучаемое в работе. Колебания маятника под действием силы тяжести. Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин. Ускорение свободного падения — ускорение, придаваемое телу силой тяжести, при исключении из рассмотрения других сил. Колебание —повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Период — минимальное время, за которое совершается одно полное колебательное движение. Приведённая длина физического маятника — длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом данного физического маятника. Математический маятник — материальная точка, подвешенная на невесомой, нерастяжимой нити и совершающая колебание в вертикальной плоскости под действием силы тяжести. Физический маятник — абсолютно твердое тело, совершающее колебания под действием силы тяжести вокруг горизонтальной оси, не проходящей через его центр тяжести. Момент инерции — скалярная физическая величина, мера инертности тела во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчётные формулы. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерений. Теорема Штейнера — момент инерции относительно произвольной оси равен сумме момента инерции относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями.  Где  — момент инерции относительно произвольной оси,  ; — момент инерции относительно оси, параллельной произвольной и проходящей через центр масс тела, ; — масса тела,  ; — расстояние между осями,  .Основные расчетные формулы. Ускорение свободного падения, рассчитанное при помощи математического маятника,  : g — ускорение свободного падения,  ;l— длина математического маятника, м; T— период колебаний, c. Ускорение свободного падения, рассчитанное при помощи оборотного маятника, : g — ускорение свободного падения, ; — приведённая длина оборотного маятника, м;T— период колебаний, c. Период колебаний, с:  T— период колебаний, c;  с; .Формулы для расчёта погрешностей косвенных измерений.  = ;  = Где  — максимальная абсолютная погрешность ускорения свободного падения,   — среднее значение ускорение свободного падения,  — погрешность измерения длины математического маятника, м; — длина математического маятника, м;∆T— погрешность периода, с;  — период колебаний, с; — погрешность измерения приведённой длины оборотного маятника, м; приведённая длина оборотного маятника, м.Таблицы. Таблица 1. Математический маятник
Таблица 2. Оборотный маятник
Пример вычислений. Исходные данные: L = 38,4 cм = 0,384 м l = 49,6см = 0,496 м n = 10 Погрешности прямых измерений:  (погрешность измерения длины математического маятника) (погрешность измерения приведённой длины оборотного маятника)∆t  (погрешность измерения времени)Вычисления: Математический маятник. Пример вычисления для таблицы 1, опыта №1:   Среднее значение величины ускорения свободного падения:  Абсолютная погрешность для величины ускорения свободного падения: = 0,022 Оборотный маятник. Пример вычисления для таблицы 2, опыта №1:   Среднее значение величины ускорения свободного падения:  Абсолютная погрешность для величины ускорения свободного падения: = Результат. Ускорение свободного падения при измерении математическим и оборотным маятниками с учётом максимальной абсолютной ошибки:   Вывод. В ходе данной лабораторной работы была рассчитана величина ускорения свободного падения. Для получения необходимых данных были использованы математический и оборотный маятники. Справочное значение ускорения свободного падения — 9,81 . Полученные экспериментально значения отличаются от вышеуказанного меньше, чем на 1%, что говорит о высокой эффективности использования данного метода измерения. |