Кинетической энергии маятников

1.С помощью винтов В (рис.1) установите маятники в свободном положении на нулевую отметку шкалы.

2.Измерьте расстояние l ₁, l ₂ и l _Г и запишите их значение в табл.1. Запишите также значения m ₁, т ₂и т _Г.

3.Рассчитайте расстояние от оси вращения до центра масс маятников l _1Г, l ₁₂ и l _12Г.

4.Отведите в сторону маятник 2, закрепите его. Определите время десяти колебаний t ₁маятника 1 и время 10 колебаний маятника 1 с добавочным грузом t _1Г. Определите время 10 колебаний системы, состоящей из двух маятников, без дополнительного груза t ₁₂и с грузом t _12Г. Полученные значения занесите в табл.1.

5.Рассчитайте периоды колебаний Т ₁, Т _1Г, Т ₁₂, Т _12Ги моменты инерции маятников I ₁, I _1Г, I ₁₂, I _12Г.

6. Отклоните маятник 1 (без груза) на угол α ₁(по указанию преподавателя) и запишите его значение в табл.1. Маятник 2 при этом находится в положении равновесия. Опустите маятник 1 и отметьте угол β, на который отклонится система из двух маятников после взаимодействия. Опыт повторите не менее 5 раз и рассчитайте среднее значение угла .

7. Повторите опыт (п.п. 6-7), прикрепив к маятнику 1 добавочный груз Г.

8. Рассчитайте угловые скорости маятников до взаимодействия ω ₁и после ω ₁₂, ω _1Ги ω _12Г.

Таблица 1

Опытные данные	Величина	Значение
Расстояние до центра масс
m 1= m 2= m Г=	Системы …………….. L 1Г=
Системы …………….. L 12=
l 1= l 2= l Г=
Системы …………….. L 12Г=
Момент инерции
N=10	t 1=	T 1=	системы I 1=
t 1=	T 1Г=
t 1=	T 12=
t 1=	T 12Г=	системы I 1Г =
Без груза α 1=
№	β 1,	системы I 12=
		системы I 12Г=
Среднее		Угловая скорость
С грузом α 2=
№	β 2,	системы………………………
		системы………………………
Среднее		системы………………………
Проверьте: Все ли овбеденные графы заполнены

9. Рассчитайте моменты импульсов и энергию маятников в первом и во втором опытах. Результаты занесите в табл. 2.

Таблица 2

Без груза	I 1 ω 1	I 12 ω 12	Отклонение
Δ	δ
С грузом	I 1Г ω 1Г	I 12Г ω 12Г	Отклонение
Δ	δ

10. Рассчитайте энергию маятников до и после взаимодействия. Рассчи­тайте коэффициент восстановления (см. работу № 1) для первого и второго слу­чая и результаты занесите в табл. 3.

Таблица 3

Без груза			Коэффициент восстановления
С грузом			Коэффициент восстановления

11. Сделайте выводы.

Задание 2. Оценка погрешности измерений

В качестве систематической погрешности в данных опытах следует взять при­борную погрешность, равную цене деления измерительного прибора. Случайная погрешность определяется по разбросу выборки:

где х _mах и х _min - максимальное и минимальное значения измеряемой величины в серии из N повторных измерений. Этой границе доверительного интервала соответствует доверительная вероятность

В табл. 4 занесите средние значения прямых измерений, выполненных в одном из упражнений и значения погрешностей этих величин - систематической и случайной.

Для каждой величины выберете наибольшую из погрешностей и рассчитайте наибольшую относительную погрешность δ измерения каждой величины.

В окончательном выводе следует отметить, для каких величин желательно увеличить (и как?) точность измерений, а для каких её можно и уменьшить без ущерба для конечного результата.

Таблица 4

Измеряемая величина	Абсолютная погрешность	Наибольшая из них
обозначение	ср. значение	систематич. Δs	случайная Δ	абсолют. Δ	относит. δ
m1 кг			−
m2 кг			−
mГ кг			−
l1 м			−
l2 м			−
lГ м			−
t1 c			−
t12 c			−
tГ c			−
t12Г c			−
α1			−
α2			−
β1			−
β2			−

3. Погрешность измерения величины момента импульса и энергии в первом приближении можно считать равной (во всяком случае не выше) относительной погрешности менее точно измеренной величины (в табл.4). С учетом этого сделайте вывод о выполнении законов сохранения импульса и энергии в проведенных опытах и степени упругости ударов.

Контрольные вопросы для допуска к работе

1.Что называется моментом импульса материальной точки, тела?

2.Как направлен момент импульса?

3.От каких величин зависит момент инерции маятника? Как его изменяют в данной установке?

4.Как можно определить начальную скорость маятника до взаимодействия?

5.Какие величины измеряют для этого?

Задание на СРС. Проработать следующие вопросы

и задания к сдаче отчета

1.Что такое математический маятник? физический маятник?

2.От чего зависит период малых колебаний физического маятника?

3. От чего зависит угловая скорость маятника перед взаимодействием?

4.Что такое центр масс?

5.Как рассчитывают расстояние до центра масс системы из двух маятников?

6.Чему равна энергия маятника: перед взаимодействием? после взаимодействия?

7.Запишите закон сохранения момента импульса системы из двух маятников.

Дата добавления: 2015-06-26