Порядок виконання роботи. 1 Підключити електронний секундомір до джерела живлення

1 Підключити електронний секундомір до джерела живлення. Встановити диск 1 фізичного маятника (див. рис. 4.1) так, щоб його площина була паралельною площині руху.

2 Змістити маятник від положення рівноваги і визначити за шкалою 5 (рис. 4.1) початкову амплітуду .

3 Відпустити маятник, який почне виконувати згасальні коливання. Одночасно увімкнути електронний секундомір.

4 Після того як маятник виконає N=30 повних коливань, зупинити електронний секундомір. Визначити час , який пройшов з моменту початку коливань. За шкалою 5 (див. рис. 4.1) визначити амплітуду коливань . Записати ці результати у таблицю 4.1.

5 Повторити експеримент, що описаний у пп. 2-4, ще чотири рази. Взяти до уваги, що в кожному з експериментів початкова амплітуда коливань повинна бути однаковою. Записати отримані результати у таблицю 4.1.

6 Визначити середнє значення амплітуди та її похибку , використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань:

,

,

. (4.11)

У цих формулах є випадковою похибкою вимірювань, – похибка приладу (вона дорівнює у цій лабораторній роботі половині поділки шкали 5). Результат записати у таблицю 4.1.

Таблиця 4.1

7 Визначити середнє значення часу та його похибку , використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань (аналогічні до формул (4.11)). Взяти, що похибка приладу електронного секундоміра дорівнює 0,01 с. Результат записати у таблицю 4.1.

8 За допомогою формули (4.6) визначити середнє значення періоду згасальних коливань <T> та його похибку . Результат записати у таблицю 4.2.

9 За допомогою формули (4.8) визначити середнє значення логарифмічного декременту згасання . Для визначення його похибки використати формулу

. (4.12)

Похибка дорівнює похибці приладу (половина ціни поділки шкали 5, рис. 4.1). Результат записати у таблицю 4.2.

Таблиця 4.2

10 За допомогою формули (4.5) визначити середнє значення добротності . Похибку знайти за формулою

. (4.13)

Результат записати у таблицю 4.2.

11 Середнє значення коефіцієнта згасання знайти з формули (4.9), похибку – з формули

. (4.14)

Результат записати у таблицю 4.2.

12 Середнє значення власної частоти коливань визначити зі співвідношення (4.10), похибку – з формули

. (4.15)

Результат записати у таблицю 4.2.

13 Повернути площину диска 1 фізичного маятника (див. рис. 4.1) на 90^о (площина диска повинна бути перпендикулярною до площини його руху). Виконайте дії пп. 2-12. Результати записати у таблицю 4.3 та 4.4.

Таблиця 4.3

14 За результатами роботи зробити висновки, в яких навести результати вимірювань періоду згасальних коливань, логарифмічного декременту згасання, добротності, коефіцієнта згасання, частоти власних коливань для двох положень диска фізичного маятника. З’ясувати, чи збігаються значення власної частоти коливань фізичного маятника, які отримані для різних положень площини диска.

Таблиця 4.4

5 Контрольні питання

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:

– теоретичний матеріал із теми “Коливальні процеси” за конспектом лекцій та підручниками [2, 4, 6];

– матеріал, що поданий вище, до цієї лабораторної роботи.

Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дати відповіді на такі питання:

1 Гармонічні коливання та їх характеристики. Диференціальне рівняння гармонічних коливань (доведення). Зміна енергії при гармонічному коливанні (доведення).

2 Періоди коливань фізичного, математичного та пружинного маятників (доведення).

3 Електричний коливальний контур. Частота коливань (доведення).

4 Метод векторних діаграм. Додавання двох гармонічних коливань одного напрямку й частоти (доведення).

5 Биття (доведення).

6 Додавання взаємно перпендикулярних коливань (доведення). Фігури Ліссажу.

7 Диференціальне рівняння згасальних коливань (доведення).

8 Розв’язання диференціального рівняння згасальних коливань (доведення). Коефіцієнт згасання, декремент згасання, логарифмічний декремент згасання, добротність.

9 Диференціальне рівняння вимушених коливань та його розв’язання (доведення).

10 Резонанс. Резонансна частота (доведення).

11 Закон Ома для змінних струмів (доведення). Імпеданс. Ємнісний та індуктивний опори (доведення).

12 Описати основі етапи виконання лабораторної роботи.

13 Довести співвідношення (4.12).

14 Довести співвідношення (4.13).

15 Довести співвідношення (4.14).

16 Довести співвідношення (4.15).

17 Зобразити схему експериментальної установки та пояснити принцип її роботи.

Поиск по сайту: