ИЗУЧЕНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗЕМЛИ

Вопросы для подготовки:

1. Гармонические колебания. Период, амплитуда, частота и фаза колебаний. Уравнение и график.

2. Скорость и ускорение материальной точки, колеблющейся по закону Asin t.

3. Кинетическая энергия и потенциальная энергия системы, колеблющейся по закону Asin t.

4. Математический, пружинный и физический маятники, их характеристики.

5. Сила тяжести и вес тела. Зависимость ускорения свободного падения от широты.

6. Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Маятник, состоящий из тяжелого цилиндрического груза, подвешенного на длинной нерастяжимой, невесомой нити, является достаточно хорошей моделью математического маятника.

L Схема установки для изучения гравитационных характеристик Земли

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Задание 1. Определение ускорения свободного падения

Цель: применяя формулу для периода колебаний математического маятника определить ускорение свободного падения для широты города Симферополя

Рабочая формула:

 

где g - ускорение свободного падения, L₁ и L₂ - максимальная и минимальная длины нити маятника, Т₁ и Т₂ - соответствующие периоды колебаний.

Ход работы:

1. Установить маятник максимальной длины L₁, c помощью секундомера измерить время t₁ для 20 полных колебаний и найти период Т₁ маятника максимальной длины по формуле .

2. Укоротить маятник до минимальной длины L₂, измерить время t₂ для 20 полных колебаний и найти период укороченного маятника Т₂ по формуле .

3. Опыты по определению периодов колебаний маятника максимальной длины и укороченного маятника повторить 5 раз.

4.Полученные данные использовать для вычисления ускорения свободного падения по рабочей формуле.

5.Данные занести в таблицу, определить погрешность измерений.

Таблица результатов: Определение ускорения свободного падения

 

№	L1-L2 м	T1 с	T12	T2 с	T22		gi м/с2			м/с2	h%
							= м/с2	=

Обработка результатов:

, ,

Вывод:

Результат: (м/с²) %

Задание 2. Определение гравитационной постоянной

Цель: применяя закон гравитационного взаимодействия и второй закон Ньютона, определить гравитационную постоянную

 

Рабочая формула:

 

где - гравитационная постоянная, - измеренное значение ускорения свободного падения, м - радиус Земли, - масса Земли.

 

Ход работы:

1. По рабочей формуле определить величину , используя значения (задание №1)

2. Данные занести в таблицу, определить погрешность измерений.

3. Полученное значение гравитационной постоянной сравнить с табличным значением

Таблица результатов: Определение гравитационной постоянной

№ п/п						%
		=	=

Обработка результатов:

Вывод:

Результат: ( )%

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ И СИЛЫ ВНУТРЕННЕГОТРЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА

Вопросы для подготовки:

1. Линии и трубка тока. Уравнение неразрывности.

2. Уравнение Бернулли как закон сохранения удельной энергии.

3. Уравнение Бернулли как сумма давлений.

4. Закон Стокса. Закон Пуазейля, Закон Паскаля.

5. Закон Архимеда. Условия плавания тел.

6. Длина свободного пробега. Явления переноса.

7. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии.

8. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

9. Внутреннее трение. Закон Ньютона. Коэффициент внутреннего трения.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема установки для определения коэффициента вязкости жидкости

Прибор состоит из цилиндрического стеклянного сосуда с нанесенными на стенке горизонтальными метками, наполненного вязкой жидкостью (водный раствор глицерина). В качестве тел шарообразной формы используются свинцовые или оловянные шарики.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Задание 1. Определение коэффициента вязкости глицерина.

Рабочая формула:

где - коэффициент внутреннего трения жидкости; ρ - плотность материала, из которого изготовлены шарики; ρ_ж - плотность вязкой жидкости; g - ускорение свободного падения; L - длина пути; t - время движения; d - диаметр шариков.

Ход работы:

1. Измерить диаметр шарика с помощью микрометрической линейки.

2. Измерить расстояние между метками на сосуде с глицерином.

3. Опуская шарики в жидкость, определить время их движения на пути L.

4. По рабочей формуле определить коэффициент вязкости жидкости.

5. Опыт повторить 5 раз, данные занести в таблицу.

6. Полученный результат сравнить с табличным значением коэффициента внутреннего трения водного раствора глицерина hгл 0,21 (Па×с) при комнатной температуре.

Таблица результатов: Определение коэффициента вязкости глицерина

 

№	d	t, c	, Па×с			,Па×с	%
1
2
3
4
5

Обработка результатов:

 

, , .

Вывод:

Результат: (Па×с) % _{эксп. табл.}

Задание 2. Определение силы сопротивления среды

Рабочая формула:

где - сила сопротивления жидкой среды; ρ - плотность материала, из которого изготовлены шарики; ρ_ж - плотность вязкой жидкости; g - ускорение свободного падения; d - диаметр шариков.

Ход работы:

1. По рабочей формуле вычислить силу сопротивления среды для шариков различных диаметров (задание 1). Данные занести в таблицу.

2. Построить график зависимости силы сопротивления жидкой среды (глицерина) от диаметра шариков .

Таблица результатов. Зависимость силы сопротивления жидкой среды от диаметра шариков

d, м
F, H

График:

Вывод:

 

 

Лабораторная работа №4