Что такое оборотный маятник в физике
оборотный маятник
Смотреть что такое «оборотный маятник» в других словарях:
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — прибор для эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляет собой тело, напр. массивную пластину (рис.) с двумя трёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на пластине. Острые рёбра… … Физическая энциклопедия
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние h между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний Т около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Большой Энциклопедический словарь
Оборотный маятник — прибор для экспериментального определения ускорения силы тяжести g. Представляет собой тело, например массивную пластину (рис.), с двумя трёхгранными ножами, из которых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на… … Большая советская энциклопедия
оборотный маятник — apverčiamoji svyruoklė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas laisvojo kritimo pagreičiui nustatyti. atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
оборотный маятник — apverčiamoji švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный маятник, m pranc. pendule réversible, m … Fizikos terminų žodynas
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физ. маятник, к рый служит для определения ускорения свободного падения д. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между к рыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину. Зная Т и l … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОБОРОТНЫЙ — МАЯТНИК прибордля эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляетсобой физ. маятник в виде, напр., массивной пластины (рис.) с двумятрёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещатьсявдоль прорези на… … Физическая энциклопедия
Маятник — твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или оси. В физике под М. обычно понимают М., совершающий колебания под действием силы тяжести; при этом его ось не должна проходить через центр… … Большая советская энциклопедия
Маятник — М. называется тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки. Высокий интерес, представляемый движением М., замечен был впервые Галилеем, который усмотрел тесную связь между законами падения тел и законом качаний М. В 1657 г. Гюйгенс … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК
Смотреть что такое «ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК» в других словарях:
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние h между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний Т около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Большой Энциклопедический словарь
Оборотный маятник — прибор для экспериментального определения ускорения силы тяжести g. Представляет собой тело, например массивную пластину (рис.), с двумя трёхгранными ножами, из которых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на… … Большая советская энциклопедия
оборотный маятник — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Энциклопедический словарь
оборотный маятник — apverčiamoji svyruoklė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas laisvojo kritimo pagreičiui nustatyti. atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
оборотный маятник — apverčiamoji švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный маятник, m pranc. pendule réversible, m … Fizikos terminų žodynas
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физ. маятник, к рый служит для определения ускорения свободного падения д. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между к рыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину. Зная Т и l … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОБОРОТНЫЙ — МАЯТНИК прибордля эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляетсобой физ. маятник в виде, напр., массивной пластины (рис.) с двумятрёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещатьсявдоль прорези на… … Физическая энциклопедия
Маятник — твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или оси. В физике под М. обычно понимают М., совершающий колебания под действием силы тяжести; при этом его ось не должна проходить через центр… … Большая советская энциклопедия
Маятник — М. называется тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки. Высокий интерес, представляемый движением М., замечен был впервые Галилеем, который усмотрел тесную связь между законами падения тел и законом качаний М. В 1657 г. Гюйгенс … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК
Смотреть что такое «ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК» в других словарях:
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — прибор для эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляет собой тело, напр. массивную пластину (рис.) с двумя трёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на пластине. Острые рёбра… … Физическая энциклопедия
Оборотный маятник — прибор для экспериментального определения ускорения силы тяжести g. Представляет собой тело, например массивную пластину (рис.), с двумя трёхгранными ножами, из которых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на… … Большая советская энциклопедия
оборотный маятник — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Энциклопедический словарь
оборотный маятник — apverčiamoji svyruoklė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas laisvojo kritimo pagreičiui nustatyti. atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
оборотный маятник — apverčiamoji švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный маятник, m pranc. pendule réversible, m … Fizikos terminų žodynas
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физ. маятник, к рый служит для определения ускорения свободного падения д. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между к рыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину. Зная Т и l … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОБОРОТНЫЙ — МАЯТНИК прибордля эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляетсобой физ. маятник в виде, напр., массивной пластины (рис.) с двумятрёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещатьсявдоль прорези на… … Физическая энциклопедия
Маятник — твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или оси. В физике под М. обычно понимают М., совершающий колебания под действием силы тяжести; при этом его ось не должна проходить через центр… … Большая советская энциклопедия
Маятник — М. называется тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки. Высокий интерес, представляемый движением М., замечен был впервые Галилеем, который усмотрел тесную связь между законами падения тел и законом качаний М. В 1657 г. Гюйгенс … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Оборотный маятник
Смотреть что такое «Оборотный маятник» в других словарях:
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — прибор для эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляет собой тело, напр. массивную пластину (рис.) с двумя трёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещаться вдоль прорези на пластине. Острые рёбра… … Физическая энциклопедия
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние h между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний Т около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Большой Энциклопедический словарь
оборотный маятник — физический маятник, который служит для определения ускорения свободного падения g. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между которыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину.… … Энциклопедический словарь
оборотный маятник — apverčiamoji svyruoklė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas laisvojo kritimo pagreičiui nustatyti. atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
оборотный маятник — apverčiamoji švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Kater’s pendulum; reversible pendulum vok. Reversionspendel, n; Umkehrpendel, n rus. оборотный маятник, m pranc. pendule réversible, m … Fizikos terminų žodynas
ОБОРОТНЫЙ МАЯТНИК — физ. маятник, к рый служит для определения ускорения свободного падения д. Имеет две параллельные оси подвеса, расстояние l между к рыми изменяют, добиваясь того, чтобы период колебаний T около каждой из осей имел одинаковую величину. Зная Т и l … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОБОРОТНЫЙ — МАЯТНИК прибордля эксперим. определения ускорения свободного падения g. Представляетсобой физ. маятник в виде, напр., массивной пластины (рис.) с двумятрёхгранными ножами, из к рых один неподвижен, а другой может перемещатьсявдоль прорези на… … Физическая энциклопедия
Маятник — твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или оси. В физике под М. обычно понимают М., совершающий колебания под действием силы тяжести; при этом его ось не должна проходить через центр… … Большая советская энциклопедия
Маятник — М. называется тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки. Высокий интерес, представляемый движением М., замечен был впервые Галилеем, который усмотрел тесную связь между законами падения тел и законом качаний М. В 1657 г. Гюйгенс … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Оборотный маятник
Цель работы: определение ускорения свободного падения методом оборотного маятника, оценка результатов измерения и расчет погрешности.
Оборудование: лабораторная установка, электронный секундомер.
Теоретическое введение
Оборотный маятник представляет собой стальной стержень, на котором укреплены два массивных груза Гн и Гп. Один из них закреплен неподвижно, а второй может передвигаться по стержню в некоторых пределах и закрепляться в нужном положении. На стержне имеются также две неподвижные опорные призмы О1 и О2. Маятник может колебаться в вертикальной плоскости, опираясь нижним ребром любой из двух призм на закрепленную на стене опорную площадку ОП (рис. 1). Для этого маятник может быть снят с опорной площадки ОП, повернут на 180о и поставлен другой опорной призмой на опорную площадку.
В работе № 6 было получено
лебаний физического маятника: О1
(1) ОП а1
ятника относительно оси качаний О, a а2
бодного падения, a – расстояние от оси
качаний О до центра масс С маятника.
пользовано для определения g в нашей
лаборатории. Для этого необходимо из-
мерить T, Iо и a и выразить через них g Рис. 1.
с помощью формулы (1). Оказывается, однако, что с высокой точностью можно измерить только период колебаний Т маятника, а величины Iо и a с достаточной точностью измерить не удается.. Например, для нахождения расстояния a от оси качаний до центра масс маятника необходимо предварительно определить положение центра масс С, что сделать точно довольно трудно.
Достоинством метода оборотного маятника для определения ускорения свободного падения является то, что Iо и a не входят в расчетную формулу для g. Перейдем к обсуждению этого метода.
Согласно теореме Гюйгенса – Штейнера, момент инерции маятника относительно оси качаний О
где Ic – момент инерции маятника относительно оси, параллельной оси качания и проходящей через центр масс С маятника, а – расстояние между осями.
Подставляя (2) в (1), получаем:
(3)
Обсудим качественно характер зависимости периода колебаний от расстояния а до оси качаний. При Т
очень малых а момент силы тяже-
ся вернуть маятник в положение
равновесия, становится очень ма-
лым и период колебаний резко
возрастает. В пределе а ® 0 мо –
ент силы тяжести равен нулю и
колебания вообще невозможны: 0 а
маятник находится в положении
ник подвешен за центр масс). Это согласуется с формулой (3): при а ® 0 период
В обратном пределе очень больших а можно пренебречь Ic по сравнению с Ma2 и рассматривать физический маятник как математический с длиной подвеса l = a. В этом случае период колебаний
При а ® ¥ период Т также неограниченно возрастает. При возрастании а период Т сначала убывает до некоторого минимального значения, а затем снова возрастает. Качественно вид зависимости Т(а) изображен на рис. 2.
(4)
(5)
Когда мы перемещаем подвижный груз Гп от конца стержня к опорной призме О2, центр масс С приближается в призме О1 (см. рис. 1), расстояние а1 уменьшается, расстояние а2 увеличивается, однако сумма этих расстояний все время остается постоянной и равной расстоянию между опорными призмами:
В нашей установке L = (730 ± 1) мм.
На рис. 3 показаны примерные зависимости периодов Т(а1 ) и Т(а2 ).
Видно, что при некотором положении подвижного груза эти периоды становятся равными: Т(а1 ) = Т(а2 ). В этом положении (см. (4) и (5)) необходимо, чтобы выполнялось равенство:
которое имеет место либо
В последнем случае
период колебаний маятника
Следовательно, ускорение свободного падения может быть определено по формуле
(8)
Как видно из (8), для нахождения g достаточно знать расстояние L между опорными ребрами призм и период колебаний маятника при таком положении подвижного груза, при котором периоды колебаний маятника в “прямом” и “перевернутом” положениях совпадают.
Измерения
Добиться полного совпадения периодов, т. е. точного равенства:
Т(а1 ) = Т(а2 ), практически очень сложно.
Целесообразно проводить измерения следующим образом.
Закрепим подвижный груз вблизи конца стального стержня. Подвесим маятник на одну призму и определим период колебаний. Не меняя положения груза, перевернем маятник, подвесим на другую призму и определим период колебаний. Пусть оказалось, например, что Т(а1 ) > Т(а2 ), что соответствует левому краю графика на рис. 3.
Передвинем подвижный груз на 1 см, закрепим его на стержне, и опять измерим периоды колебаний маятника в “прямом” и “перевернутом” положениях. Если опять оказалось, что Т(а1 ) > Т(а2 ), то продолжаем этот процесс до тех пор, пока при некотором положении подвижного груза не окажется, что Т(а1 ) станет меньше, чем Т(а2 ). Это будет соответствовать тому, что мы на рис. 3 перейдем точку пересечения графиков этих зависимостей.
Таким образом, мы локализуем точку пересечения графиков с точностью до 1 см. На этом этапе измерений период колебаний маятника в целях экономии времени можно измерять с невысокой точностью, для чего достаточно измерять время, например, 10 колебаний при использовании ручного секундомера или 50 колебаний при использовании часов с секундной стрелкой.
Далее произведем уточнение положения подвижного груза, при котором периоды совпадают. Для этого будем передвигать подвижный груз с шагом в 1мм в пределах найденного сантиметра. Таким образом, мы сможем локализовать точку пересечения графиков с точностью до 1 мм. Этот процесс уточнения можно продолжать и дальше.
Добившись совпадения периодов колебаний с точностью, не хуже, чем 0,002 с, по формуле (8) определяют g.
Отметим, что все измерения периодов Т(а) следует проводить при малых угловых амплитудах, не превышающих 4 – 5о, так как только в этом случае для периода колебаний маятника справедлива формула (1).
1. Что называется моментом инерции? Что называется моментом силы?
2. Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера.
3. От чего зависит период колебаний физического маятника?
4. От чего зависит точность определения периода колебаний?
5. С какой точностью можно измерить ускорение свободного падения в лаборатории с помощью оборотного маятника?