Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.В данной задаче Вам необходимо исследовать колебания математического маятника при наличии ограничений, а также показать свои умения в теоретических расчетах.
Привяжите нить с грузом к лапке штатива. Длина нити должны быть около
1.1 Измерьте зависимость периода колебаний маятника от положения упора
1.1 Результаты измерений зависимости периода колебаний от положения упора приведены в Таблице 1. Периоды колебаний получены по измерениям 10 колебаний. Рядом показан график полученной зависимости.
Таблица 1.
| 0,000 | 1,989 |
| 0,050 | 1,972 |
| 0,085 | 1,943 |
| 0,123 | 1,905 |
| 0,156 | 1,893 |
| 0,192 | 1,880 |
| 0,236 | 1,844 |
| 0,279 | 1,832 |
| 0,323 | 1,783 |
| 0,375 | 1,757 |
| 0,427 | 1,735 |
| 0,477 | 1,700 |
| 0,520 | 1,657 |
| 0,584 | 1,610 |
| 0,632 | 1,562 |
| 0,701 | 1,515 |
1.2 Постройте график полученной зависимости.
1.3 Получите теоретически формулу для периода указанных колебаний.
Подумай, из каких участков состоит одно полное качание маятника, если он при качании зацепляется за упор снизу.
Используй выражение для периода малых колебаний простого математического маятника
- Разбей одно полное колебание на фрагменты: движение с длиной
и движение с длиной , и определи, какие части периода принадлежат каждому фрагменту. - Выпиши из общего вида периода выражения для периодов целых маятников с длинами
и (обозначь их и ). - Учти, что за один полный цикл маятник проходит по каждому из этих траекторных фрагментов по половине периода соответствующего маятника.
- Выразите
из полученной системы (суммой соответствующих полупериодов).
1.3 Очевидно, что период колебаний будет равен полусумме периодов колебаний маятников с длинами
1.4 Для сравнения результатов теоретических расчетов с результатами измерений, представьте экспериментальную зависимость в линеаризованной форме. Соответствует ли полученная зависимость данным теоретического анализа?
Подумай, как превратить теоретическую формулу в линейную зависимость, удобную для сравнения с экспериментом: какую замену переменных упростит вид выражения?
Введи эталонный период
- Вычисли
, используя известное (или оставь в виде символа, если сравниваешь относительные величины). - По экспериментальным данным посчитай для каждого
величины и . - Построй график
и выполни МНК для прямой , найди коэффициенты и их погрешности. - Выразите параметры аппроксимации
и из полученной системы и сравните с теоретическими значениями.
1.4 Линеаризация данной зависимости может быть проведена различными способами. Один из них следующий. Представим формулу (1) в виде
где
В таблице 2 приведены результаты расчетов величин этой зависимости, проведенные по экспериментальным данным. Справа показан график полученной зависимости.
Таблица 2.
| 1,000 | 2,000 |
| 0,974 | 1,983 |
| 0,955 | 1,954 |
| 0,934 | 1,915 |
| 0,915 | 1,903 |
| 0,894 | 1,891 |
| 0,868 | 1,854 |
| 0,842 | 1,842 |
| 0,815 | 1,793 |
| 0,781 | 1,767 |
| 0,745 | 1,744 |
| 0,709 | 1,710 |
| 0,677 | 1,666 |
| 0,626 | 1,619 |
| 0,585 | 1,570 |
| 0,519 | 1,524 |
В полном соответствии с теоретической формулой (3) получена линейная зависимость. Параметры этой зависимости
Что полностью подтверждает теоретическую формулу.
2.1 Измерьте зависимость периода колебаний маятника от положения упора
2.2 Постройте график полученной зависимости.



