Приборы и принадлежности




 

Установка для определения ускорения свободного падения.

1. Краткая теория

Небольшое тело, подвешенное на столь длинной нити, что размерами тела можно пренебречь, называется математическим маятником. Малые колебания математического маятника происходят по гармоническому закону, и период колебаний определяется по формуле:

 

(1)

 

где l - длина нити маятника, g - ускорение свободного падения. Абсолютно твёрдое тело, совершающее колебания под действием силы тяжести вокруг неподвижной горизонтальной оси "О", не проходящей через центр его тяжести "С", называется физическим маятником (рис.1).

Период колебаний физического маятника равен:

 

(2)

 

где I - момент инерции маятника относительно оси качаний, l - расстояние от центра до оси качаний.

Из сопоставления формул (1) и (2) получается, что математический ма-

рис.1 ятник длиной:

 

(3)

будет иметь такой же период колебаний, как и данный физический маятник.

Величину Lпр называют приведенной длиной физического маятника - это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом данного физического маятника.

Точка на прямой, соединяющая точку подвеса с центром масс, лежащая на расстоянии приведенной длины от оси вращения, называется центром качания физического маятника (точка О1 на рис.1).

Можно показать (проделайте это самостоятельно),что при подвешивании маятника в центре качания О1 приведенная длина, а значит и период колебаний будут теми же, что и в начале. Следовательно, точка подвеса и центр качания обладают свойством взаимозаменяемости. При переносе точки подвеса вцентр качания, прежняя точка подвеса становится новым центром качания.

На этом свойстве основано определение ускорения свободного падения с помощью, так называемого, оборотного маятника. Для этого у оборотного маятника, представляющего собой физический маятник в виде металлического стержня с двумя грузами в виде дисков на концах (рис.2), делают кроме упора "О", ещё один упор "О1".

Оба упора (или один из них) подвижны. Закрепив один упор и передвигая другой, поочередно наблюдают колебания маятника относительно осей, проходящих через эти упоры и находят такое их положение, при котором маятник, опирающийся на упор "О", колеблется с тем же периодом, что и опирающийся на упор "О1".Тогда расстояние междуупорами "О" и "О1" будет равно Lпр. Измерив, период колебаний маятника и зная Lпр, можно по формуле:

рис. 2

(4)

 

найти ускорение свободного падения:

 

(5)

2. Лабораторная установка для измерения ускорения силы тяжести

Общий её вид показан на рис.3. В основании 1 с регулируемыми её уровень ножками “ закреплена колонна 3,на которой установлены два кронштейна - верхний 4 и нижний 5. На нижнем кронштейне закреплен фотоэлектрический датчик 6.Верхний кронштейн можно поворачивать вокруг колонны и фиксировать стопорным винтом 11.С одной стороны кронштейна крепится математический маятник, шарик на нитях, а с другой стороны устанавливается на опорах оборотный маятник. Длину математического маятника можно регулировать при помощи регулятора 9 и определить при помощи шкалы на колонне. На стержне оборотного маятника через каждые 10мм сделаны кольцевые нарезки. По этим нарезкам определяется расстояние между упорами. Два упора так же как и грузы-диски можно перемещать вдоль стержня оборотного маятника и фиксировать стопорным винтом в любой из кольцевых нарезок.

 

 


Фотоэлектрический датчик соединён с миллисекундомером 10. При колебаниях маятника световой поток от лампочки накаливания преобразуется в электрические импульсы, которые регистрируются секундомером. На индикаторе высвечивается время и число колебаний.

 

Рукоятки управления:

"сеть" – включатель сети,

"сброс" – установка счётчиков на нуль, начало измерения,

"стоп" – остановка измерений.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: