Описание установки. - цифровой блок 1 и вертикальную колонку, на котором нанесена шкала 2

Прибор ФПМО – 4 (рис. 2) включает:

- цифровой блок 1 и вертикальную колонку, на котором нанесена шкала 2. по этой шкале определяется длина математического маятника.

- На верхнем кронштейне 3 закреплён на бифилярном подвесе математический маятник 4 длина которого меняется вращением руки 5. Справа на этом же кронштейне подвешивается физический маятник 6. Сам физический (оборотный) маятник состоит из стержня с двумя грузами в виде дисков 7 и двумя опорными призмами 8. Диски и призмы могут перемещаться, вдоль стержня 9 надёжно фиксироваться, в пазах нанесённых на стержне через 1 см.

- Нижний кронштейн 10 может перемещаться вокруг колонки. На нём укреплён фотоэлектрический датчик, по сигналу которого работает миллисекундомер и прибор измерения количества колебаний. На нижнем и верхнем кронштейнах имеются шкалы для определения угла отклонения маятников.

Экспериментальная часть.

ЗАДАНИЕ 1. Проверка изохронности математического маятника (изохронные колебания – колебания, период которых не зависит от амплитуды).

1. Отклонить маятник на угол 4⁰и свободно отпустить его.

2. Пропустив несколько полных колебаний включить миллисекундомер, нажатием кнопки “сброс” и измерить время десяти колебаний t₁₀ (использовать кнопку “стоп”). Рассчитать период колебаний по формуле:

Повторите измерения не менее 3 раз, данные занести в таблицу 1. Вычислить среднее значение <T>.

3. Повторить измерения п. 1. 2 для разных амплитуд: j = 6⁰, 8⁰, 10⁰, 12⁰. Данные занести в таблицу 1.

№	j1	j2	j3	j4	j5
t10	T	t10	T	t10	T	t10	T	t10	T
<T>

4. по данным таблицы посмотреть изменяется ли период <T> колебаний от амплитуды. Если изменяется изохронность, то определить угол, начиная с которого период возрастает. Записать вывод по результатом 1.

ЗАДАНИЕ 2. Определить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

1. Установить длину математического маятника L = 0.5 м и отрегулировать положение нижнего кронштейна с фотодатчиком.

2. Отклонить маятник на угол 4⁰ – 6⁰, измерить время 10 колебаний t₁₀. Повторить измерения 3 раза, определить среднее значение <t₁₀>. Вычислить период.

3. По формуле

вычислить ускорение свободного падения. Результаты занести в таблицу 2.

4. Уменьшая длину маятника на 5 см (0,45 м, 0,4 м, 0,35 м, 0,3 м). Повторить п. 1-3. Результаты занести в таблицу 2

№	L, м	<t10>	<T>, c	g, м/с2	<g>, м/с2

5. Оценить погрешность (абсолютную и относительную), используя общее правило определения погрешностей прямых измерений.

6. записать результат в виде

g = <g> D .

ЗАДАНИЕ 3. Определения ускорения свободного падения с помощью физического маятника.

1. Подвесить физический (оборотный) маятник за одну из опорных призм отклонив маятник на угол 4⁰ – 5⁰, нажать кнопку “сброс” миллисекундомера и без толчка отпустить маятник.

2. Определить по показаниям миллисекундомера среднее значение периода 30 колебаний по формуле

3. повернуть маятник, повесив его на другой опорной призме, повторить п. 1,2.

4. Перемещением призм добиться совпадения периодов T и T’ при качании маятника на обеих призмах с точностью не менее 0,5%.

5. После получения хорошего совпадения периодов определить расстояние между опорными призмами L_пр по фазам на стержне и вычислить ускорение свободного падения по формуле (7). Результаты занести в таблицу 3.

6. После выбора приведённой длины L_пр, удовлетворяющей требованию

Следует повторить измерения при данном положении опорных призм 5 раз. Заполнить таблицу 3.

№	Lпр	T’,c	(T - T’) / T *100%	g,м/c2	<g>,м/c2	Dg,м/c2

7. Определить абсолютную и относительную погрешности. Результат занести в виде

g = <g> Dg

относительную погрешность определить по формуле:

=

где

при a = 0,95

n = 5

DL = 10^{-3 м}

Литература.

1. Общий курс физики. В 5 т. [Text]: учебное пособие для вузов / Д. В. Сивухин;. - 4-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005 -.Т.1: Механика. - 4-е изд. - 560 с.

2. Курс общей физики: учеб. для студ. втузов. В 3 т. / И. В. Савельев. - 10-е изд. - СПб: Лань, 2008 -. - Учебники для вузов. Специальная литература. Т. 1: Механика. Молекулярная физика. - 2008

3. Физическое основы механики: учеб. пособие для студ. вузов / С. Э. Хайкин. - 3-е изд. - СПб: Лань