практикум_механика (1) (1106030), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Ручкой 15 по шкале 18 установить рекомендованное преподавателем первое значение тока 
в цепи электромагнитного тормоза.
Включить цепь питания электродвигателя 7 и , поворотом ручки 10, по шкале 11 установить такое напряжение, при котором электродвигатель совершает минимальное число оборотов в минуту. При этом маятник будет совершать вынужденные колебания при малых частотах.
Измерить углы отклонения стрелки маятника вправо и влево от нулевого деления шкалы и вычислить значение 
амплитуды по формуле
Повторить измерение величины несколько раз при различных значениях тока в цепи электромагнитного тормоза и убедиться, что это значение остается одним и тем же для различных значений коэффициента затуханий 
.
Воспользовавшись результатами экспериментов 1, 2 и 3, по формулам (16), (21) и (22) вычислить ожидаемые приближенные значения резонансной частоты 
, амплитуды 
вынужденных колебаний и добротности 
колебательной системы маятника Поля для каждого из трех значений коэффициента затухания 
, 
и 
.
Эксперимент 4. Получение семейства резонансных амплитудных характеристик маятника Поля
Ручкой 15 по шкале 18 снова установить первое значение тока в цепи электромагнитного тормоза, рекомендованное преподавателем.
Далее по методике, изложенной выше в соответствующем разделе, произвести измерение девяти значений частоты вынуждающей силы и, соответствующих им, значений амплитуды вынужденных колебаний маятника. Измерения провести один раз и результаты записать в таблицу 5.
Повторить измерения для двух других значений тока в цепи электромагнитного тормоза и результаты также занести в таблицу 5.
Полученный экспериментальный материал представить в виде семейства графиков (см. рис.4). По оси абсцисс отложить частоту 
внешнего воздействия, по оси ординат – амплитуду 
вынужденных колебаний.
По каждому графику определить величины и .
По формуле (23), используя графики, вычислить соответствующие значения добротности , для чего значение 
найти по методике, проиллюстрированной на рис 6.
Таблица 5
| величина тока
| номер | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| время
| ||||||||||
| частота
| ||||||||||
|
|
| |||||||||
|
| ||||||||||
|
|
,(А)
, с
Сравнить измеренные значения . и для каждого графика с расчетными значениями, полученными по формулам (16), (21) и (22).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вывод формулы для расчета добротности колебательной системы по ее резонансной кривой
Для вывода формулы (23) воспользуемся решением (12) уравнения (1). Учитывая, что 
, а 
преобразуем (12) к виду
Если принять во внимание, что при резонансе 
и учесть соотношение , то можно выражение для резонансного значения амплитуды привести к виду
Подставив (25) в (24) получим
Учтем далее, что при 
, 
, а 
. Тогда
Если принять теперь, что 
, где 
– ширина резонансной кривой, и предположить, что 
, то выражение (27) легко привести к виду
Преобразуем (28) относительно добротности колебательной системы
Полученное выражение можно упростить, если выбрать не произвольное значение , по уровню которого определяется ширина резонансной кривой , а такое значение , при котором подкоренное выражение становится равным единице. Это условие выполняется, если выбрать 
. Тогда (29) принимает искомый вид
Рекомендуемая литература
1. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Т.1. Механика. М.: Физматлит, 2010
2. И.В.Савельев. Курс общей физики. Т.1. М.: Астрель, 2004 (М.: КНОРУС, 2012)
3. С.П.Стрелков. Механика. СПб.; «Лань», 2005
4. Р.Фейнман и др. Фейнмановские лекции по физике. Т.1,2. М.; Либроком, 2009.
5. Ч.Киттель, У.Найт, М.Рудерман. Механика. СПб.; «Лань», 2005.
6. С.Э.Хайкин. Физические основы механики. СПб.; «Лань», 2008.
7. Т.Н.Трофимова. Курс физики. М.:Академия, 2007.
8. С.П.Степина, Н.Б.Бутко «Методические рекомендации и задания для самостоятельной работы по физике. Механика» М.: РУДН, 2015.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………..……….3
Порядок подготовки к лабораторной работе и правила ее оформления…………………………………………..…………….4
Отчет по лабораторной работе……………………………………5
Ошибки измерения физических величин и обработка результатов эксперимента……………………………………………………….7
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Измерение геометрических размеров и плотности тел правильной формы…………………...26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Изучение математического маятника и определение ускорение силы тяжести с его помощью…………………………………………………………..37
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. Исследование законов движения на машине Атвуда……………………………………..52
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. Измерение коэффициента жесткости пружины при ее упругой деформации……………...67
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. Измерение ускорения силы тяжести с помощью оборотного физического маятника……....85
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7. Изучение колебательной системы……………………………………………………….……99
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. Изучение прецессии гироскопа и измерение угловой скорости его вращения………………...115
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9. Изучение движения маятника Максвелла и измерение момента инерции с его помощью..….130
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10. Исследование собственных колебаний струны методом резонанса……………………..…141
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12. Определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний………………...154
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14. Измерение скорости полета тела методом крутильного баллистического маятника………..171
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15. Изучение законов динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека…….182
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16. Изучение явления резонанса при помощи маятника Поля……………..................................197
Рекомендуемая литература……………………………………….218
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
