Экспериментальная установка
1 – основание, 3 – колонка, 4 – неподвижный верхний кронштейн, 5 – подвижный нижный кронштейн,
6 – электромагнит, 7 – груз крестовины, 8 – фотоэлектрический датчик, 9 –фотоэлектрический датчик, 10 – ось, 11 – диск,
12 – сменные кольца, 13 – электронный секундомер.
Цель работы: Изучение движения маятника Максвелла и проверка закона сохранения механической энергии.
- Надеваем на диск маятника сменное кольцо массой кг;
- Затем на ось маятника равномерно виток к витку наматываем нить подвески, фиксируем маятник с помощью электромагнита так, чтобы нить не была слишком натянута;
- Нижимаем клавишу «Пуск», измеряем значение времени t падения маятника;
- Повторим измерения для сменного кольца массой кг;
- Заполняем Таблицу 1, повторив 5 раз;
Таблица 1
m, кг | t1, c | t2, с | t3, с | t4, с | t5, с | , с |
0,264 | 1,88 | 1,85 | 1,87 | 1,88 | 1,89 | 1,87 |
0,528 | 2,05 | 2,08 | 2,06 | 2,04 | 2,08 | 2,06 |
- Используя измеренные значения t, по формуле вычислим среднее значение времени t движения каретки 12 до нижнего уровня;
|
|
для m=0,264 кг. .
для m=0,528 кг. .
- Определим момент инерции по формуле , где – момент инерции оси маятника ( кг – масса оси маятника, м – диаметр оси маятника),
– момент инерции диска ( кг – масса диска маятника, м – диаметр диска маятника), – момент инерции кольца ( – масса сменного кольца, м – внешний диаметр диска):
для кг:
- для кг:
- Проверим закон сохранения механической энергии проверкой справедливости равенства:
, где h = 0.27 м, g = 9.8 , c, кг., м.:
для кг:
для кг:
- Воспользуемся методом Стьюдента и рассчитаем абсолютную погрешность измерений момента инерции по формуле:
где – среднеквадратичная погрешность и определяется как
- коэффициент Стьюдента
- Подсчитав число подъёмов (колебаний маятника) при уменьшении высоты подъёма в e = 2.7 раз, найдём логарифмический декремент затухания колебаний маятника и его добротность :
для кг, :
для кг, :