Опыт 5.6. Свободные колебания

Цель работы: изучить свободные колебания с помощью физического маятника, снабженного воронкой.

Оборудование:

1. Физический маятник.

2. Воронка.

3. Песок.

4. Электромагнит.

 

 

Рис. 91. Установка (маятник с песком)

Ход работы

Физический маятник снабжен в нижней части воронкой, в которую можно засыпать песок.

1. Маятник совершает колебания над бумажной лентой, которая может протягиваться под ним с постоянной скоростью.

2. При свободных колебаниях с малым затуханием на ленте высыпающийся песок позволяет получить график зависимости отклонения маятника от времени – гармоническую функцию. Мы видим, что колебания практически незатухающие.

3. Установка позволяет также наблюдать колебания при наличии линейной силы трения. Эта сила трения создается взаимодействием токов Фуко, возникающих при качаниях медной пластины, закрепленной на маятнике между полюсами сильного электромагнита.

4. При включении тока через электромагнит возникающая сила трения быстро останавливает маятник. График зависимости угла отклонения маятника от времени, получаемый при этом на бумажной ленте, будет функцией экспоненциально затухающей во времени. Колебания быстро прекращаются.

 

Вывод: исследовали свободные колебания с помощью физического маятника, снабженного воронкой с песком. Свободные колебания практически незатухающие, а при воздействии силы трения колебания быстро прекращаются.

Опыт 5.7. Модель маятника Фуко

Цель работы: продемонстрировать сохранение плоскости колебания маятника при вращении стола, над которым он расположен.

Оборудование:

1. Физический маятник.

2. Вращающийся стол.

 

 

Рис. 92. Модель маятника

 

Ход работы

Заставляем колебаться маятник в плоскости. Начинаем вращать стол. Замечаем, что плоскость колебаний маятника сохраняется.

 

Вывод: плоскость качания маятника сохраняется при вращении стола, над которым он подвешен.

 

Опыт 5.8. Сплюснутость «Земли»

Цель работы: на примере сплюснутости «Земли» исследовать силы инерции.

Оборудование:

1. Модель Земли.

2. Центробежная машина.

 

 

Рис. 93. Демонстрация опыта

 

Ход работы

1. Модель Земли – шар из упругих пластинок – установлена на валу центробежной машины и приводится в быстрое вращение.

2. За счет центробежных сил инерции шар сплющивается, превращаясь в эллипсоид вращения.

3. Степень сплюснутости зависит от скорости вращения планеты. Так, например, быстро вращающиеся планеты типа Урана имеют сильно сплющенную форму.

 

Вывод: силы инерции – силы, обусловленные ускоренным движением неинерциальной системы отсчета относительно инерциальной системы отсчета.