Опис експериментальної установки

Експериментальна установка є приладом, що дозволяє з високим ступенем точності визначити період коливань математичного чи фізичного маятників за допомогою фотоелектричного датчика і універсального мілісекундоміра. На цьому приладі визначається час певної кількості повних коливань маятника, а період коливань розраховується за формулою:

. (11)

Порядок виконання роботи

Завдання 1

1. Нижній кронштейн з фотоелектричним датчиком встановити в нижній частині колонки, щоб верхня грань кронштейна показувала на шкалі дов­жину не менше 50 см.

2. Повертаючи верхній кронштейн, розмістити над фотоелектричним датчиком математичний маятник.

3. Обертаючи коробочку на верхньому кронштейні, встановити довжину маятника так, щоб кулька перетинала оптичну вісь фотоелектричного датчика.

4. Ввімкнути прилад перемикачем "Сеть".

5. Відхилити кульку на 2...3⁰ від положення рівноваги.

6. Натиснути кнопку "Сброс".

7. Після підрахунку вимірювачем 10...15 коливань натиснути клавішу "Стоп". Записати кількість коливань п та відповідний їм час t.

8. Вимірювання повторити 3... 5 разів.

9. За шкалою колонки визначити довжину маятника l₁.

10. Всі дані вимірювань внести до складеної таблиці.

Завдання 2

1. Відхилити кульку на 4...5⁰ від положення рівноваги.

2. Повторити п.п. 6...8 завдання 1.

3. Відхилити кульку на 6...7° від положення рівноваги

4. Повторити п.п. 6.. .8 завдання 1.

5. Відхилити кульку на 15...20⁰ від положення рівноваги.

6. Повторити п.п. 6...8 завдання 1.

7. Дані вимірювань занести в таблицю.

Завдання 3 (положення рівноваги)

1. Встановити кульку маятника з іншого матеріалу

2. Повторити п.п. 5... 8 завдання 1 для двох різних матеріалів.

3. Дані вимірювань занести в таблицю.

Завдання 4

1. Встановити довжину маятника l₂ = 25...30 см.

2. Повторити п.п. 2...10 завдання 1.

Обробка результатів експерименту та їх аналіз

1. Використовуючи дані таблиці завдання 1, за формулою (11) знайти значення періоду T₁ коливання математичного маятника.

2. За даними завдання 2 за формулою (11) знайти період коливання маятника для всіх досліджених кутів відхилення.

3. Результати зіставити із значенням, одержаним в п.1. Зробити відповідні висновки.

4. За даними завдання 3 за формулою (11) знайти період коливання маятника зміненої маси.

5. Результат зіставити із значенням, одержаним в п.1. Зробити відповідні висновки.

6. За даними завдання 4 за формулою (11) знайти період коливання маятника довжиною l.

7. Результат зіставити із значенням, одержаним в п.1. Перевірити справедливість співвідношення

.

8. Зробити висновки.

Додаткові завдання

1. Прийнявши для Вінниці φ = 49° та h = 250 м, за формулою (10) розрахувати g, за формулою (1) знайти теоретичне значення періоду коливань маятника та зіставити його з експериментальним значенням g. Зробити висновок.

2. Взявши g = 9,81 м/с² за формулою (4) знайти радіус Землі для 1 м. Вінниці. Результат порівняти з R₀.

Контрольні запитання для допуску