- •Міністерство освіти і науки україни Запорізький національний технічний університет методичні вказівки
- •7.1 Теоретична частина ………………………………………………. 36
- •7.2 Практична частина ………………………………………………… 38
- •9.1 Теоретична частина ……………………………………………….. 45
- •9.2 Практична частина ………………………………………………… 47
- •11.1 Теоретична частина ……………………………………………… 54
- •11.2 Практична частина ……………………………………………….. 55
- •1 Лабораторна робота № 41 пружинний маятник
- •1.1 Теоретична частина
- •Із (1.5) і (1.6) отримуємо період коливань пружинного маятника
- •1.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •3 Лабораторна робота № 42 математичний маятник
- •3.1 Теоретична частина
- •3.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •5 Лабораторна робота № 43.1 фізичний маятник
- •5.1 Теоретична частина
- •Із рівнянь (5.8) – (5.9) знаходимо
- •5.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •7 Лабораторна робота № 43.2 коливання стержня
- •7.1 Теоретична частина
- •7.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •9 Лабораторна робота № 43.3 визначення приведеної довжини фізичного маятника
- •9.1 Теоретична частина
- •9.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •11 Лабораторна робота № 43.4 оборотний маятник
- •11.1 Теоретична частина
- •11.2 Практична частина
- •Контрольні запитання
- •Література
- •2 Вимоги безпеки перед початком роботи
- •3 Вимоги безпеки під час виконання робіт
- •4 Вимоги безпеки після закінчення роботи
- •5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
Контрольні запитання
-
Що таке коливання?
-
Які коливання називаються гармонічними?
-
Дати визначення параметрів гармонічних коливань.
-
Одержати диференціальне рівняння незатухаючого гармонічного коливання для пружинного маятника.
-
Розв’язати диференціальне рівняння незатухаючих коливань.
-
Записати вирази для зміщення, швидкості і прискорення при незатухаючих гармонічних коливаннях та намалювати їх графіки.
-
Одержати формулу періоду незатухаючих коливань пружинного маятника.
Література
1. Чолпан П.П. Фізика.- К.: Вища школа, 2003.- С.77-80.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. - т.1, М.: Наука,1982.- С.195-196.
3. Трофимова Т.И. Курс физики.- М: Высшая школа, 1990.- С.222-223.
Інструкцію склав доцент кафедри фізики ЗНТУ Манько В.К.
3 Лабораторна робота № 42 математичний маятник
Мета роботи: вивчення законів коливання математичного маятни- ка.
Завдання: а) перевірити залежність періоду вільних коливань ма- тематичного маятника від довжини нитки;
б) визначити прискорення вільного падіння.
Прилади і обладнання: математичний маятник, секундомір, лі-
нійка.
Експериментальна установка (рис.3.1) складається з кронштейна 1, через який перекинута нитка 3, на одному кінці якої прив’язана масивна куля 4, а другий кінець закріплений на котушці 5. Гумова бусинка 2 може переміщуватись по нитці і слугує для вимірювання зміни її довжини, коли куля 3 опуститься нижче лінійки 7. Довжина L нитки змінюється шляхом намотування її на котушку 5, яка фіксується стопорним гвинтом 6. Зміна довжини нитки вимірюється лінійкою 7.
3.1 Теоретична частина
Математичний маятник – це тіло масою m, яке можна вважати матеріальною точкою, підвішене на невагомій нерозтягуваній нитці. Знайдемо період коливань такого маятника. Якщо нитку відхилити від вертикального положення, виникає зворотний момент сили тяжіння mg, плече якої дорівнює L·sinα (рис.3.2). Під дією цього моменту тіло m обертається навколо точки підвісу О. Записуємо основне рівняння динаміки обертального руху
. (3.1)
Тут: - момент інерції матеріальної точки, кутове прискорення. Знак мінус враховує, що момент сили mg зменшує кут α.
Одержуємо диференціальне рівняння незатухаючих коливань математичного маятника
. (3.2)
При малих кутах α (менших 5о) можна вважити, що sinα = α. Одержуємо . (3.3)
Порівнюючи це рівняння із загальним рівнянням незатухаючих гармонічних коливань , (3.4)
маємо - циклічна частота коливань, Т – період коливань математичного маятника. Прийнявши L = L0 + ΔL, одержуємо
. (3.5)
Піднесемо це рівняння до квадрату
. (3.6)
Видно, що залежність квадрату періоду Т2 від зміни довжини нитки ΔL за теорією повинна бути лінійною, а її нахил визначається прискоренням вільного падіння g.
Розв’язком рівняння (3.4) є рівняння незатухаючих гармонічних коливань
. (3.7)