Измерение времени протекания физического процесса
Цель работы: измерить время протекания физического процесса (периода колебаний нитяного маятника).
Оборудование: груз на нити длиной 50—60 см, секундомер или часы, показывающие секунды, штатив с муфтой и лапкой.
Подготовка к работе
Прочитайте описание работы и повторите § 4, п. 1—3.
Содержание работы
Конец нити закрепляют в лапке штатива, отводят груз в сторону, держа нить натянутой, и отпускают.
Промежуток времени, за который груз совершает полное колебание (возвращается в начальное положение), называют периодом колебаний и обозначают T.
Для уменьшения погрешности измерения периода колебаний в 10 раз измеряют время t десяти полных колебаний и рассчитывают период колебаний по формуле T = $\frac{t}{10}$.
В данной работе определяют также, зависит ли период колебаний маятника от начального угла отклонения нити. Для этого измеряют периоды колебаний при малых начальных углах отклонения нити (такие колебания называют малыми), а затем — при большом начальном угле отклонения.
Ход работы
1. Сравнение периодов малых колебаний с различными амплитудами.
• Отведите груз от положения равновесия на 3—5 см и отпустите без толчка.
• Измерьте продолжительность t десяти полных колебаний груза и запишите результат с указанием погрешности (1 с).
• Рассчитайте период T колебаний маятника и запишите результат с указанием погрешности (0,1 с).
• Действуя таким же образом, измерьте период колебаний маятника, отведя груз от положения равновесия на 10—15 см. Запишите результат измерения и расчёт.
• Сравните периоды малых колебаний груза с различными начальными углами отклонения нити и запишите вывод.
2. Сравнение периода малых колебаний с периодом колебаний при большом угле отклонения нити.
• Действуя так же, измерьте период колебаний маятника при большом начальном угле отклонения нити (держа нить натянутой, поднимите груз примерно на половину длины нити). Запишите результат измерения и расчёт.
• Сравните периоды колебаний маятника при малых и больших начальных углах отклонения нити. Запишите вывод.
Лабораторная работа: Измерение времени протекания физического процесса
1. Сравнение периодов малых колебаний с различными амплитудами.
• Отвели груз от положения равновесия на 3—5 см и отпустили без толчка.
• Измерили продолжительность $t_{1}$ десяти полных колебаний груза $t_{1}$ = (13 ± 1) с.
• Рассчитали период $T_{1}$ колебаний маятника $T_{1}$ = ($\frac{13}{10}$ ± 0,1 с) = (1,3 ± 0,1) с.
• Измерили период колебаний маятника, отведя груз от положения равновесия на 10—15 см $t_{2}$ = (10 ± 1) с, $T_{2}$ = ($\frac{10}{10}$ ± 0,1 с) = (1 ± 0,1) с.
• Периоды малых колебаний груза с различными начальными углами отклонения нити:
$T_{1}$ > $T_{2}$
Вывод: чем больше амплитуда, тем меньше период колебаний маятника.
2. Сравнение периода малых колебаний с периодом колебаний при большом угле отклонения нити.
• Измерили период колебаний маятника при большом начальном угле отклонения нити $t_{3}$ = (6 ± 1) с, $T_{3}$ = ($\frac{6}{10}$ ± 0,1 с) = (0,6 ± 0,1) с.
• Периоды колебаний маятника при малых и больших начальных углах отклонения нити:
$T_{1}$ > $T_{3}$; $T_{2}$ > $T_{3}$
Вывод: чем больше угол отклонения груза от положения равновесия, тем меньше период колебаний маятника.
