Лабораторная работа №
Тема: Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника.
Цель работы: состоит в определении ускорения свободного падения на основе зави-симости периода колебаний маятника на подвесе от длины подвеса.
Оборудование:
- штатив с муфтой и перекладиной;
- нить с петлями на концах;
- груз с крючком;
- линейка;
- электронный секундомер.
Теоретическое обоснование.
Если груз, подвешенный на нити, колеблется, а его размеры значительно меньше, чем длина нити, то период колебаний может быть определен из формулы:
, где l - длина нити (точнее расстояние от точки подвеса до центра тяжести груза), g - ускорение свободного падения. Зная период колебаний и длину нити, на основании этой формулы можно определить величину ускорения свободного падения:
Длину нити измеряют линейкой, а период - по времени t, за которое маятник совершит определенное количество колебаний N: Т=t/N. Причём угол отклонения нити от вертикали при колебаниях груза не должен быть слишком велик (до 5-7 градусов), иначе формула для определения ускорения свободного падения перестаёт быть верной.
Указания к работе
1. Закрепите перекладину у верхнего края стержня штатива. Штатив разместите на столе так, чтобы конец перекладины выступал за край поверхности стола. Подвесьте к перекладине один груз из набора. Груз должен висеть в 3-4 см от пола.
2. Для записи результатов измерений и вычислений подготовьте таблицу:
№ опыта | l, м | N | t, с | tср, с | T, с | g, м/с2 |
1 | ||||||
2 | ||||||
3 | ||||||
4 | ||||||
5 | ||||||
6 | ||||||
7 |
3. Измерьте лентой длину маятника I (длину нити нужно выбирать максимально возможной, для уменьшения угла отклонения нити от вертикали).
4. Подготовьте измеритель времени к работе в режиме секундомера.
5. Отклоните маятник на 5-10 см и отпустите его (убедитесь, что при этом максимальный угол отклонения груза от вертикали не превышает указанной величины).
6. Замерьте время t, за которое он совершит 40 полных колебаний.
7. Повторите опыт 5-7 раз, после чего вычислите среднее время, за которое мятник сделает 40 колебаний tcp.
8. Вычислите период колебаний Т=tср/N
9. Вычислите по формуле ускорение свободного падения.
10. Определите относительную ошибку полученного результата ε: , где gизм - величина ускорения свободного падения, определенная по результатам проделанной работы, g - значение, взятое из справочника.
Подробнее...