Тема. Визначення прискорення вільного падіння за допомогою маятника

Мета роботи: визначити прискорення вільного падіння за допомогою маятника.

Прилади і матеріали: годинник із секундною стрілкою (секундомір), вимірювальна стрічка (рулетка), кулька з отвором, нитки, штатив з муфтою і кільцем.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 

Під час виконання дослідів визначають прискорення вільного падіння, виходячи з формули періоду коливань математичного маятника:

Для цього необхідно виміряти період коливання і довжину підвісу маятника. Тоді за формулою можна розрахувати прискорення вільно­го падіння.

 

IV. Хід роботи

1. Поставте на краю стола штатив. Біля його верхнього кінця закріпіть за допомогою муфти кільце і підвісьте до нього кульку на нитці

2. Виміряйте довжину нитки l маятника.

3. Відхиліть маятник від положення рівноваги на 5—8 см і відпустіть його.

4. Виміряйте час коливань (N = 40—60 коливань).

5. Визначте період коливань маятника за формулою T=t/N

6. Результати досліду занесіть у таблицю:

7. Після проведення наступних дослідів обчисліть середнє значення пері­оду коливань маятника.

8. Порівняйте визначене середнє значення g з табличним значенням g = 9,81 м/с² і обчисліть похибки вимірювання:

9. Зробіть висновки.

 

Контрольні запитання.

1. У розрахунках, що не потребують високої точності, формулу періоду математич­ного маятника можна записати так: Т = 4 l. Обґрунтуйте це наближення.

2. До кульки математичного маятника вздовж нитки прикладено деяку силу F. Чи вплине це на період коливання маятника?

 

Фізичний практикум

РОБОТА №5.

Тема. ВИВЧЕННЯ ТРЕКІВ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК ЗА ГОТОВИМИ ФОТОГРАФІЯМИ

Мета роботи: визначити напрям вектора індукції магнітного поля, ви­міряти радіуси кривизни треків, обчислити відношення заряду частинки до її маси.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

За допомогою камери Вільсона спостерігають і фотографують треки (сліди) рухомих заряджених частинок. Трек частинки є ланцюжком з мі­кроскопічних крапельок води або спирту, перенасиченої пари цих рідин, що утворилася внаслідок конденсації на йонах. Йони ж утворюються внаслідок взаємодії зарядженої частинки з атомами і молекулами пари і газів, що знаходяться в камері.

Якщо камера Вільсона поміщена в магнітне поле, то на рухомі в ній заря­джені частинки діє сила Лоренца, яка дорівнює (для випадку, коли швидкість частинки перпендикулярна до ліній поля):

F=qυB

де q — заряд частинки; υ — швидкість її руху; В — індукція магнітного поля. Правило лівої руки дозволяє показати, що сила Лоренца напрямлена завжди перпендикулярно до швидкості частинки і, отже, є доцентровою силою:

де m — маса частинки; R — радіус кривизни її трека. Звідси

Якщо частинка має швидкість набагато меншу, ніж швидкість світла (тобто частинка не релятивістська), то співвідношення між значенням її кінетичної енергії і радіусом кривизни має вигляд

IV. Хід роботи

На фотографії видно треки ядер легких елементів (останні 22 см їх пробігу) (мал., І—IV — треки різних частинок). Ядра рухалися в магнітному полі, індукція якого 2,17 Тл, напрямленому перпендикулярно до фотографії. Початкові швидкості всіх ядер однакові і перпендикулярні до ліній поля.

Завдання:

1. Визначте напрям вектора індукції магнітного поля. Поясніть, чому траєкторіями частинок є дуги кіл. Яка причина відмінності в кривизні траєк­торій різних ядер? Чому кривизна кожної траєкторії змінюється від початку до кінця пробігу частинки?

2. Поясніть причини відмінності в товщині треків різних ядер. Чому трек кожної частинки товстіший наприкінці пробігу, ніж на його початку?

3. Виміряйте радіуси кривизни трека частинки І приблизно на початку і наприкінці пробігу і визначте, на скільки змінилася енергія частинки за час пробігу, якщо відомо, що частинка I ідентифікована як протон.

4. Виміряйте радіус кривизни трека частинки III на початку її пробігу. Знаючи, що початкова швид­кість цієї частинки дорівнює початковій швидкості протона (нижній трек), обчисліть для частинки III відношення заряду до маси. За отриманим значенням визначте, ядром якого елемента є ця частинка.

 

Додаткове завдання.

Решта треків належить ядрам дейтерію і тритію. Якому саме ядру належать трек II і трек IV?