Теоретическая часть. Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).

Учёные Галилей, Ньютон, Бессельи др. установили следующие законы колебания математического маятника:

1.Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 10°.

2.Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника i и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний математического маятника:

Используя модель и законы колебаний математического маятника, можно пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить ускорение свободного падения для своей местности и сравнить со справочным значением g.

Порядок выполнения работы:

1. Укрепить нить маятника в держателе штатива.

2. Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до центра тяжести шарика).

3. Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.

4. Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.

5. Вычислить период колебания маятника, используя формулу Т= t/N.

6. Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити маятника.

7. Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.

8. Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости периода нитяного маятника от длины его нити.

Вопросы для контроля

1. Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте равнодействующую сил. Как меняется величина и направление равнодействующей сил в течение периода?

2. Каким будет характер движения маятника А) при его перемещении от положения равновесия до амплитудного значения координаты?; Б) при его перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?

3. Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на очень длинном шнуре: А) если из отверстия в его дне постепенно будет вытекать вода?; Б) если увеличить длину шнура? Какой математический закон или формулу вы использовали при ответе на данные вопросы?

Критерии оценки лабораторных и практических работ:

«Отлично»: работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы; эксперимент осуществлен по плану с учетом техники безопасности и правил работы с оборудованием; проявлены организационно-трудовые умения.

«Хорошо»: работа выполнена правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы, но при этом эксперимент проведен не полностью или допущены несущественные ошибки в работе с оборудованием.

«Удовлетворительно»: работа выполнена правильно не менее чем наполовину или допущена существенная ошибка в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с оборудованием, которая исправляется по требованию преподавателя.

«Неудовлетворительно»: допущены две (и более) существенные ошибки в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с оборудованием, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

Тематический контроль: Самостоятельная письменная работа «Основы механики».

Вариант -1.

1. Запишите первый закон Ньютона.

2. Инертность — это...

3. Масса тела — это...

4. Запишите формулу и единицы измерения импульса.

5. Запишите третий закон Ньютона.

6. Механика — это...

7. Траектория — это...

8. Запишите формулу ускорения.

9. Запишите формулу угловой скорости.

10. Период вращения — это..., запишите его формулу

Вариант - 2.

2. Запишите второй закон Ньютона.

3. Сила — это...

4. Запишите формулу и единицы измерения плотности.

5. Импульс — это...

6. Запишите третий закон Ньютона.

7. Материальная точка — это...

8. Перемещение — это...

9. Запишите формулу скорости.

10. Запишите формулы для равномерного движения.

11. Частота вращения — это..., запишите её формулу.

Критерии оценки:

За каждый верный ответ ставится 1 балл.

11 баллов – отлично

9 баллов – хорошо

6 баллов – удовлетворительно

Менее 5 баллов – неудовлетворительно.

Раздел 2. Тепловые явления.