2.Экспериментальная установка
1
Лабораторный стенд изображен на рисунке 4 и включает в себя математический маятник (шарик на нити – 1) и физический маятник (оборотный маятник – 2), а также оптоэлектрический датчик 3. К приборам и принадлежностям относятся также компьютер с необходимым программным обеспечением, соединительный кабель 4 для подключения оптоэлектрического датчика к компьютеру, измерительная линейка 5.
Оптоэлектрический датчик размещают таким образом, чтобы качающиеся маятники (шарик, либо несущий стержень оборотного маятника) пересекали оптическую ось датчика. При запуске измерений датчик фиксирует моменты перекрытия и открытия оптической оси датчика. Период колебаний определяется по интервалу между передними либо задними фронтами ближайших четных, либо нечетных импульсов.
5
3
2
1
4
Рис.4. Лабораторный стенд (маятник Обербека)
Указания по технике безопасности:
Перед выполнением работы получите инструктаж у лаборанта или преподавателя.
Соблюдайте общие правила техники безопасности работы в лаборатории «Физика».
Осторожно обращайтесь с оборотным маятником. Не допускайте падений и ударов маятника, это может нарушить его регулировку.
3.Порядок выполнения лабораторной работы
3.1. Порядок выполнения работы с использованием компьютера
1.Внесите в таблицу 1 (см. образец отчета – приложение А) данные о средстве измерения (линейка). Определите длину подвеса математического маятника l и приведенную длину оборотного маятника l0, измерив линейкой расстояние от подвеса до середины шарика и расстояние между двумя призмами оборотного маятника на Вашей лабораторной установке.
2.Соберите лабораторную установку, поместив оптический датчик на пути качания выбранного маятника.
3.Подключите оптоэлектрический датчик к USB– входу компьютера.
4.После включения
компьютера запустите программу
«Практикум по физике». На панели
устройств выберете соответствующий
сценарий проведения эксперимента
(Alt+C) или
кнопкой
.
5.Запустите измерения для выбранного датчика (Ctrl+S) или кнопкой и приведите в движение математический/физический маятник.
6.После записи нескольких (5-6) пересечений оптической оси датчика остановите измерения (Ctrl+T) или кнопкой .
7.Проведитеобработку полученных данных в соответствии со сценарием, для чего:
выделите область из 5-6 импульсов перекрытия для ее детального просмотра с увеличенным масштабом (Alt+левая кнопка мыши) – рис. 5;
измерьте период колебаний маятника по передним или задним фронтам соседних четных (либо нечетных) импульсов перекрытий путем постановки желтого (левая клавиша мыши) и зеленого маркера (правая клавиша мыши) на соответствующие фронты импульса перекрытия. После каждого измерения нажмите кнопку
в верхнем правом углу (рис.5) для
сохранения результата в электронной
таблице (рис.6).
Рис.5. Определение периода колебаний на компьютере
Рис.6. Таблица экспериментальных
данных (<T>=1,00997
c)
8.Выполните
измерения периода 5 раз, используя
различные фронты разных импульсов.
Результаты измерений запишите в таблицу
2 (см. образец отчета – приложение А).
Сохраните электронный вариант таблицы
(рис.6) под своим именем
(Иванов_Петров_Сидоров_1.xls – кнопкой
)
или (Иванов_Петров_Сидоров_1.bmp
– кнопкой
)
в указанной преподавателем директории
на компьютере. Очистите данные таблицы
кнопкой
.
9.Повторите пп. 5-8 для другого маятника. Результаты измерений запишите в таблицу 3. Сохраните электронный вариант таблицы в указанной преподавателем директории на компьютере под своим именем (Иванов_Петров_Сидоров_2.xls или Иванов_Петров_Сидоров_2.bmp).
10.Используя
полученные результаты, определите
ускорение свободного падения
для
каждого из пяти опытов как для
математического, так и для физического
(оборотного) маятников.
11.Найдите средние значения ускорения свободного падения для этих экспериментов (< м> и < ф>).
12.Используя правила оценки погрешностей косвенных измерений, определите погрешности оценок ускорения свободного падения для этих экспериментов ( м и ф).
13.Запишите, используя правила округления, окончательный результат работы в виде
м = < м>± м,м/с2
ф = < ф>± ф,м/с2
14.Сравните полученные результаты (в том числе со справочными данными) и сформулируйте вывод.