Изучение физического маятника.

Национальный Университет Украины
“Киевский Политехнический Институт ”
Лабораторная работа №2
Изучение физического маятника
Выполнил:
Студент Радиотехнического
факультета группы РТ-01
Науменко К.А.
Киев 2001
Цель работы: Исследование законов колебательного движения на примере физического
маятника; определение ускорения силы тяжести.
Оборудование: Физический маятник (однородный стальной стержень); линейка; секундомер.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомьтесь с конструкцией физического маятника. Определите положение центра масс
маятника, уравновесив его на призмообразной подставке.
2. Закрепите опорную призму на крайнем делении шкалы, т.е. на максимальном удалении от центра
масс; измерьте с помощью масштабной линейки соответствующее расстояние а. Приведите
маятник в колебательное движение так, чтобы амплитуда колебаний не превышала 10 º (sinf
.Измерьте не менее трех раз время 10 колебаний и определите на основании этих данных
среднее значение периода Т(а).
3. Перемещая опорную призму через 2-3 деления шкалы, определите для каждого значения а
средний период колебаний Т(а) в соответствии с п.2. Экспериментальная зависимость Т(а)
должна содержать не менее 15-20 точек.
4. На основании полученных результатов рассчитайте соответствующие значения Т2а и а2. Все
экспериментальные данные занесите в таблицу.
5. На листе миллиметровой бумаги постройте график зависимости Т(а); определите Тmin и
соответствующее значение, а= а0 , которое сравните с теоретическим значением
а  I 0 m =  12  0.29 для маятника стержня.
6. На листе миллиметровой бумаги нанесите экспериментальные точки
(Т2а; а2); проведите
прямую, наиболее близкую ко всем точкам. Сделайте вывод о справедливости теоретической
зависимости Т(а).
7. Определите угловой кооффициент прямой k и значение параметров b. На основании формулы
рассчитайте ускорение силы тяжести g и сравните с табличным значением. По
k  4 2 g
значению параметра b определите длину маятника
непосредственного измерения.

и сравните с результатом
Контрольные вопросы:
1. Выведите уравнение движения его решение для малых отклонений от положения равновесия
(гармонические колебания).
2. Покажите путем непосредственной подстановки, что функция
   0 cos( 0 t   ) является

2
решением дифференциального уравнения    0   0 .
3. Выведите формулы, связывающие амплитуду колебаний маятника
начальными условиями.
4. Сформулируйте и докажите теорему Штейнера.
и начальную фазу с
5. Выведите зависимость периода колебаний физического маятника Т от расстояния а между
центром масс и точкой подвеса. Выясните поведение функции Т(а) при а  0 и а   .
Покажите, что Тmin достигается при а0  I 0 m .
6. Как осуществляется экспериментальная проверка теоретической зависимости Т(а)?
7. Как в данной работе измеряется ускорение силы тяжести?