Файл: Лабораторная работа по дисциплине Физика Выполнил студент 2го курса Группы бст2156 Миттал А. А. Москва 2022.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.02.2024

Просмотров: 11

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Федеральное агентство связи

Московское

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Лабораторная работа

по дисциплине

«Физика»
Выполнил студент 2-го курса

Группы БСТ2156

Миттал А.А.

Москва

2022
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ


ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

  1. Выбор физических моделей для анализа движения тел.

  2. Исследование движения тела под действием квазиупругой силы.

  3. Экспериментальное определение зависимости частоты колебаний от параметров системы.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

КОЛЕБАНИЕ – периодически повторяющееся движения тела. ПЕРИОД T – минимальное время, через которое движение полностью повторяется.

ГАРМОНИЧЕСКОЕ КОЛЕБАНИЕ – движение, при котором координата тела меняется со временем по закону синуса или косинуса: .

Основными характеристиками гармонических колебаний являются:

АМПЛИТУДА А0 – максимальное значение параметра А.

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА собственных колебаний 0 – в 2 раз большая обычной или линейной частоты = 1/Т ( – число полных колебаний за единицу времени).

ФАЗА (0t + 0) – значение аргумента косинуса.

НАЧАЛЬНАЯ ФАЗА 0 – значение аргумента косинуса при t = 0.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ свободных гармонических колебаний параметра А: , свободных затухающих колебаний:

, где – коэффициент затухания.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК (ММ) – это МОДЕЛЬ объектов, в которых могут происходить гармонические колебания.

ММ – это материальная точка, подвешенная на идеальной (невесомой и нерастяжимой) нити.

Формулы для 0 в этих системах выпишите из конспекта или учебника.

ЗАДАНИЕ: Выведите формулу для циклической частоты свободных колебаний математического маятника.


ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА:

  1. Заполните таблицу 2 значениями Т вашего варианта (смотри прилагаемую инструкцию). Вычислите требуемые величины (Т2,с2 ) .

  2. Постройте графики зависимости:

  • квадрата периода колебаний от длины нити ММ.

  1. По наклону графика Т2 = f(L) определите значение g, используя формулу

g =42 . Оцените абсолютную ошибку определения g.

Проанализируйте ответ и графики.
Выполнение работы. Вариант №3.

В процессе колебания математический маятник совершает вращательное движение под действием момента силы тяжести:


Здесь l – длина подвеса, – угол поворота. Основное уравнение динамики вращательного движения:



где угловое ускорение, момент инерции. Его значение для математического маятника:



Подставляем всё в основное уравнение динамики вращательного движения:



Так как для малых углов колебаний, то имеем:

, где - циклическая частота свободных колебаний математического маятника.

Номер

измерения












b, кг/с
L, м
Т, с
Т2,с2

1
0,40
1.5
2.49
6.2

2
0,40
1.4
2.40
5.76

3
0,40
1.3
2.31
5.34

4
0,40
1.2
2.22
4.93

5
0,40
1.1
2.12
4.49

6
0,40
1.0
2.02
4.08

7
0,40
0.9
1.92
3.68

8
0,40
0.8
1.81
3.27

g, м/с2
9,46






g =42

Табличное значение ускорения свободного падения g = 9,81 м/с^2. Абсолютная ошибка найденного значения:

= |9,46 – 9,81| = 0,35

Вопросы и задания для самоконтроля.

  1. Колебание – периодически повторяющееся движения тела.

  2. Период – минимальное время, через которое движение полностью повторяется.

  3. Частота колебаний - количественная характеристика периодических колебаний, равная отношению числа циклов колебаний ко времени их совершения.

  4. Гармоническое колебание – движение, при котором координата тела меняется со временем по закону синуса или косинуса: .



  6. , где φ - угол отклонения нити (подвеса) от положения равновесия.

  7. Амплитуда колебаний — максимальное смещение тела от положения равновесия.

  8. Фаза колебаний — это величина, которая определяет положение колебательной системы в любой момент времени.

  9. Начальная фаза колебаний - это параметр, который совместно с амплитудой колебаний определяет начальное состояние колебательной системы.

  10.  = 1/Т



  12. ???? = ???? ′ = −????????0 sin(????0???? + ????0 ) = ????????0 cos (????0???? + ????0 + ???? 2 )

  13. B=A*????, где B - амплитуда скорости.

  14. ???? = ???? ′′ = −????????0 2 ????????????(????0???? + ????0 ) = ????????0 2 ????????????(????0???? + ????0 + ????)

  15. , где С – амплитуда ускорения.





  18. , где – коэффициент затухания

  19. Коэффициент затухания есть физическая величина, обратная времени, в течение которого амплитуда уменьшается в е раз.

  20. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК (ММ) – это МОДЕЛЬ объектов, в которых могут происходить гармонические колебания.



  22. Пружинный маятник — механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости (жёсткостью) k (закон Гука), один конец которой жёстко закреплён, а на втором находится груз массы m.

  23. где k - коэффициент упругости пружины; m - масса груза на пружине.

  24. При включении вынуждающей гармонической силы сначала происходит возрастание амплитуды колебаний с частотой, близкой к собственной. Затем возникает установившийся режим.

  25. Резонансом называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к определенному значению, которое называется резонансной частотой.

  26. Резонанс будет более резким, если затухание в системе будет уменьшаться.

Смотрите также файлы