Lab 112
Laborator № 112
Obiectiv: Determinarea experimentală a accelerației gravitaționale prin vibrațiile fizice ale unui pendul. Determinarea momentului de inerție al unui pendul fizic.
Instrumente și accesorii: Universal pendul OP-1, cronometru, riglă.
In teorie, un pendul fizic oscilații numit solid, întărit pe axa orizontală staționară nu trece prin centrul său de masă și capabilă oscilant în raport cu această axă (figura 1).
Se poate demonstra că pendulul este deviat cu un unghi mic dintr-o poziție de echilibru, se va efectua vibrații armonice.
Notăm O. axa J momentul relativ de inerție al pendulului Fie punctul C este centrul de masă. Gravitatea poate fi descompusă în două componente, una dintre care axe este reacția echilibrată. Pendulul în mișcare sub acțiunea celeilalte componente. valoarea care:
Pentru unghiuri mici, sin a »a și expresia (1) se poate scrie:
Semnul minus înseamnă că forța este îndreptată în direcția opusă devierea pendulului din poziția de echilibru.
Ecuația de bază pentru dinamica mișcării de rotație a unui pendul fizic este scris:
Momentul de forță în jurul axei O în ceea ce privește (2):
unde l - distanța de la centrul de masă C la axa O.
Formula (11) rămâne valabil în oscilațiile pendulului în raport cu cele două axe arbitrare O și O /. nu neapărat conjugat, dar situate pe laturile opuse ale centrului maselor pendulului.
instalarea spațiului de lucru și metodă de măsurare.
Pentru a determina accelerația gravitațională aplicată dispozitivului OP-1 (2),
este format din suportul de perete 1 pe care sunt montate două perne prisme suport și pendul fizic este un miez metalic omogen 11 pe care sunt montate linte Linte 5 și 9. 9 este fixat și este fixat rigid. Linte 5, situat la capătul tijei poate fi deplasată de o scală vernier 3 și 4 este fixat în poziția dorită un șurub 6. Pendulul poate fi suspendat pe prisma de susținere 7 și 10. Setul de instrumente include un suport special pentru detectarea poziției maselor pendul. Mutarea lentil 5 poate realiza perioade egale de oscilații ale pendulului cu suspensia sa pe suportul 7 și prismei 10, iar apoi axa de oscilație împerecherea, distanța dintre prisme de referință devine egală cu lungimea redusă a unui pendul fizic.
Magnitudinea accelerația gravitațională este determinată pe baza formulei (11). Experiment redusă la o valoare de măsurare T1. T2. l1. l2. Formula (8) este punctul de plecare pentru determinarea momentului de inerție al pendulului fizic.
1) Determinarea accelerației gravitaționale.
1. Se suspendă suportul pendula pe prisma 7 este deviat la un unghi mic și timpul de cronometru măsurat t1 30-50 oscilații complet. Experimentul a fost repetat de cel puțin 5 ori, și pentru a găsi valoarea medie a timpului
2. Se determină perioada de oscilație:
unde n - numărul de oscilații.
3. Pentru a determina poziția centrului de masă al pendulului pentru ao scoate din perna de sprijin prisme și echilibru la marginea orizontală a prismei, fixată la masă, atâta timp cât momentele de forță gravitațională care acționează pe partea dreaptă și partea stângă a pendulului sunt egale. În cazul echilibrului centrului masei pendulului va fi amplasat în tija împotriva punctului de sprijin. Fără a scoate pendulul cu marginea prismei, măsurată l1 distanța liniei între suportul 7 și centrul de masă.
4. Transformarea pendul suspendat din ea pe prisma de sprijin 10. Selectați același număr de oscilații și n repetă experiența de cel puțin 5 ori mai mare decât perioada de oscilație sunt:
În acest caz, perioadele măsurate T1 și T2 nu trebuie să difere cu mai mult de 5%
5. Găsiți l2 distanța dintre susținerea prismei margine 10 și centrul de masă: l2 = l0 - l1. unde l0 - distanța dintre nervurile 7 și marginile de susținere 10 (pentru un anumit pendul l0 = 0,730m).
6. Se calculează valoarea medie
7. Evaluați eroarea absolută a rezultatului, pe baza valorii tabelate a valorii dorite pentru latitudine gtabl Bratsk. Găsiți eroarea relativă.
8. Rezultatele măsurătorilor și calculelor sunt incluse în tabelul 1.
Întrebări pentru admiterea la locul de muncă
1. Care este scopul lucrării?
2. Ceea ce se numește un pendul fizic? Ceea ce se numește pendul negociabil?
3. Se înregistrează perioada de oscilații cu formula balansoare fizică și să explice semnificația fizică a variabilelor incluse în ea. Această formulă este valabilă în nici un caz?
4. Descrieți setarea de lucru și pe parcursul experimentului.
5. Evaluarea metoda de măsurare eroare a momentului de inerție fizic al pendulului.
Întrebări pentru protecția operelor
1. Formula pentru perioada de oscilație a unui pendul fizic.
2. Ia ecuația diferențială de oscilații armonice ale unui pendul fizic, oferă soluția.
3. Ceea ce se numește lungimea redusă a pendulului fizic?
4. Formulați teorema lui Steiner.
5. Afișează formula de lucru:
pentru determinarea accelerației de cădere liberă;
pentru a determina momentul de inerție al unui pendul fizic.
6. Primirea diferențială prin formula de calcul a erorii relative D J / J și oferă modalități de a spori acuratețea rezultatului experimentului.