Задание по обработке результатов

1. Создайте Таблицу обработки экспериментальных данных. Включите в нее строки Таблицы 2 Протокола наблюдений, а также строку ускорения, , с которым опускается маятник в каждом из четырех случаев, и строку приборной погрешности определения ускорения. Выведите формулу приборной погрешности ускорения движения маятника и впишите ее в первый левый столбец Таблицы.

2. Используя две последние строки Таблицы обработки экспериментальных данных, рассчитайте выборочным методом среднее значение ускорения падения маятника и его полную погрешность .

3. Сделайте упрощенный рисунок маятника, используемого в данной работе, и укажите на нем все силы, действующие на него. Используя рисунок, напишите второй закон Ньютона для центра масс маятника и уравнение вращательного движения маятника вокруг него. Из этой системы уравнений найдите выражение для ускорения падения маятника и сопоставьте его с полученным в п. 2.

4. Используя метод переноса погрешностей, рассчитайте среднее значение момента инерции маятника и, используя метод логарифмирования функции, его полную погрешность на основе среднего ускорения падения маятника по формуле (5.2).

5. Используя метод образования выборки, рассчитайте среднее значение момента инерции маятника и его полную погрешность на основе измеренных времен падения по формуле (5.3).

6. Рассчитайте по формуле (5.4) теоретическое значение момента инерции маятника и сопоставьте его со средним экспериментальным значением . Сделайте заключение о причинах расхождения значений моментов инерции, если таковое имеется.

7. Рассчитайте количество теплоты, выделяющейся при рывке маятника в нижней точке его движения. При расчете используйте значения начальной высоты падения маятника и высоты его подъема после рывка , определенные в п. 8 указаний по выполнению наблюдений.

Контрольные вопросы

1. Докажите уравнения связи между линейными и угловыми величинами при вращательном движении тела , , , . Каков смысл входящих в эти выражения параметров? Одинаковы ли значения величин относительно параллельных осей вращения?

2. Используя одну из высот и время падения с нее маятника в данной работе, рассчитайте

а) линейное и угловое ускорение маятника,

б) линейную и угловую скорость маятника, а также частоту n его вращения в этот момент времени,

г) угол поворота и число оборотов N, которое сделает маятник за это время.

3. Сделайте упрощенный рисунок маятника, используемого в данной работе, и укажите на нем все силы, действующие на него. Какая из сил на рисунке играет роль силы трения качения? Чему равна работа этой силы, если проскальзывание между нитью и стержнем отсутствует?

4. Объясните, почему возможно применение закона сохранения механической энергии для описания движения маятника, и на каком участке его движения.

5. Напишите закон сохранения механической энергии для маятника в данной лабораторной работе и вытекающее из него выражение для ускорения его падения.

6. Рассчитайте величину силы натяжения нити маятника.

7. Используя теоретическое значение момента инерции маятника , рассчитайте ускорение падения маятника и сопоставьте его с экспериментальным средним значением, полученным в данной работе.

8. Каким образом можно оценить количество теплоты, выделяющееся при рывке маятника в данной работе?