Fizinės svyruoklės svyravimų tyrimas

FIZINĖS SVYRUOKLĖS SVYRAVIMŲ TYRIMAS Atliko: DB-4/.. gr.studentė Rūta ... Data: 2005 03 03 Dėstytojas: Darbo užduotis. Susipažinti su fizinės ir matematinės svyruoklės svyravimo dėsningumais ir nustatyti kūnų laisvojo kritimo pagreitį. Teorinė dalis. Fizine svyruokle vadinamas bet koks kietasis kūnas, galintis svyruoti apie nejudamą horizontalią ašį gravitaciniame lauke. Tokios svyruoklės nukrypimas nuo pastoviosios pusiausvyros padėties OA apibūdinamas nuokrypio kampu . Svyruoklei nukrypus į dešinę, laikomas teigiamu, nukrypus į kairę – neigiamu. Svyravimai vyksta veikiant sunkio jėgos dedamajai , kurios modulis F1 = mg sin . F1 vadinamas grąžinančiąja jėga. Kai nuokrypiai yra maži, (sin ), tuomet grąžinančioji jėga tiesiog proporcinga nuokrypiui nuo pusiausvyros padėties ( ). Jos momentas svyravimų ašies atžvilgiu ; (1) čia L – grąžinančiosios jėgos petys. Minuso ženklas rašomas grąžinančiosios jėgos projekcijos F1 suderinimui su nuokrypio kampo ženklu. Mažais kampais svyruojančiai svyruoklei pritaikiuos sukamojo judėjimo dinamikos pagrindinį dėsnį , gaunama tokia jos svyravimus aprašanti diferencialinė lygtis , arba (2) čia - svyruoklės kampinis pagreitis, o Iz – jos inercijos momentas svyravimo ašies Oz, statmenos brėžinio plokštumai, atžvilgiu. Iš (2) išplaukia tokia fizinės svyruoklės savojo ciklinio dažnio išraiška . (3) Iš čia jos savasis svyravimų periodas . (4) Masės m ilgio L matematinės svyruoklės inercijos momentas , todėl iš (4) jos svyravimų periodas . (5) Pabrėžtina, kad (3), (4) ir (5) formulės teisingos tik mažiems svyravimų kampams (). Fizinės svyruoklės periodo formulėje (4), ilgio dimensiją turintį dydį pažymėję Lr, ją perrašome taip: . (4a) Dydį Lr vadiname fizinės svyruoklės redukuotuoju ilgiu. (4a) formulės pavidalas identiškas matematinės svyruoklės periodui (5). Iš čia išplaukia, kad fizinės svyruoklės periodas yra lygus periodui tokios matematinės svyruoklės, kurios ilgis L = Lr. Nuo svyruoklės pakabinimo taško O atstumu Lr nutolęs taškas O‘ (1 pav.) vadinamas fizinės svyruoklės svyravimo centru. Galima įrodyti, kad jei svyruoklę apversdami perkelsime svyravimo ašį Oz iš taško O į O‘, jos svyravimo periodas nesikeis. Taigi, bandymu nustačius fizinės svyruoklės svyravimo centrą O‘, randame jos redukuotąjį ilgį ir, išmatavę svyravimo periodą, iš (4a) apskaičiojame laisvojo kritimo pagreitį. Darbo aprašymas. Naudosime fizinę ir matematinę svyruokles (2 pav.). Fizinę svyruoklę sudaro metalinis strypas 1, du masyvūs diskai 2 ir dvi svyruoklės pakabinimo prizmės 3. Šitokią svyruoklę galima apversti, todėl ji vadinama apverčiamąja. Diskų ir pakabinimo prizmių padėtį tam tikru intervalu galima keisti. Svyravimus skaičiuoja skaitiklis. Jį sudaro įtaise 4 įtaisyta lemputė su fotodiodu ir skaitmeninis prietaisas 5. kai svyruojanti svyruoklė užstoja lemputę, fotodiodas suformuoja signalą, kurį registruoja skaitmeninis prietaisas. Taigi paleidus svyruoklę, skaitiklis automatiškai fiksuoja svyravimų skaičių n (indikatorius 7) ir svyravimų laiką t (indikatorius 8). Prietaiso maitinimas įjungiamas mygtuku 9 – „Tinklas“. Nuspaudus mygtuką 10 – „Numetimas“, nutrinami indikatorių 7 ir 8 rodmenys ir, svyruoklei pirmą kartą pereinant pusiausvyros padėtį, skaitiklis pradeda skaičiuoti svyravimų skaičių bei matuoti jų laiką. Matuoti baigiame, nuspaudus mygtuką 11 – „Stop“. 1. Bandymui paruošiame fizinę svyruoklę. Tam diskus tvirtiname nesimetriškai strypo galų atžvilgiu: vieną – arti strypo galo, kitą – arti strypo vidurio. Svyruoklių pakabinimo prizmių briaunas nukreipiame vieną prieš kitą (2 pav.) ir įtvirtiname taip, kad tarp jų būtų svyruoklės masės centras. 2. Svyruoklę kabiname laikiklyje 6 ant prizmės, esančios prie strypo galo (2 pav.). Svyruoklę atlenkę kampu, išmatuojame svyravimų trukmę t ir apskaičiuojame periodą . 3. Svyruoklę apverčiame kabindami ant kitos prizmės ir jau aprašytu būdu nustatome svyravimo periodą T ‘. Atsižvelgdami į T ir T ‘ vertes, bandymais vienos iš prizmių padėtį vis keičiame taip, kol apverčiamosios svyruoklės svyravimo periodai T ‘ ir T sutaps ne mažesniu kaip 99 % tikslumu. Tuomet išmatuojame nuotolį tarp prizmių briaunų, t.y. redukuotąjį svyruoklės ilgį Lr. 4. Apskaičiuojame T ir T ‘ aritmetinį vidurkį bei laisvojo kritimo pagreitį.. Matavimo ir skaičiavimo rezultatus surašome 1 lentelėje. 1 lentelė ni ti, s Ti, s ni’ ti’, s Ti’, s Lr, m

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!