Цель работы: вычислить ускорение свободного падения из формулы для периода колебаний математического маятника:
Для этого необходимо измерить период колебания и длину подвеса маятника. Тогда из формулы (1) можно вычислить ускорение свободного падения:
Средства измерения:
1) часы с секундной стрелкой;
2) измерительная лента (Δл = 0,5 см).
Материалы: 1) шарик с отверстием; 2) нить; 3) штатив с муфтой и кольцом.
Порядок выполнения работы
1. Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 3—5 см от пола.
2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5—8 см и отпустите его.
3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.
4. Измерьте время Δt 40 полных колебаний (N).
5. Повторите измерения Δt (не изменяя условий опыта) и найдите среднее значение Δtср.
6. Вычислите среднее значение периода колебаний Tср по среднему значению Δtср.
7. Вычислите значение gcp по формуле:
8. Полученные результаты занесите в таблицу:
Номеропытаl, мNΔt, сΔtср, с
9. Сравните полученное среднее значение для gcp со значением g = 9,8 м/с2 и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:
Изучая курс физики вам часто приходилось использовать в решении задач и других расчетах значение ускорения свободного падения на поверхности земли. Вы принимали значение g = 9,81 м/с2, то есть с той точностью, которой вполне достаточно для производимых вами расчетов.
Целью данной лабораторной работы является экспериментальное установление ускорения свободного падения с помощью маятника. Зная формулу периода колебания математического маятника Т =
можно выразить значение g через величины, доступные простому установлению путем эксперимента и рассчитать g с некоторой точностью. Выразим
где l - длина подвеса, а Т - период колебаний маятника. Период колебаний маятника Т легко определить, измерив время t, необходимое для совершения некоторого количества N полных колебаний маятника
Математическим маятником называют груз, подвешенный к тонкой нерастяжимой нити, размеры которого много меньше длины нити, а масса - много больше массы нити. Отклонение этого груза от вертикали происходит на бесконечно малый угол, а трение отсутствует. В реальных условиях формула
имеет приблизительный характер.
Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. Абсолютные значения моментов сил F и P определим соответственно:
В лабораторных условиях для измерения с некоторой степенью точности можно использовать небольшой, но массивный металлический шарик, подвешенный на нити длиной 1-1,5 м (или большей, если есть возможность такой подвес разместить) и отклонять его на небольшой угол. Ход работы целиком понятен из описания ее в учебнике.
Средства измерения: секундомер (Δt = ±0,5 с); линейка или измерительная лента (Δl = ±0,5 см)
Выполнение работы:
№опыта1, мNt, сtср, сТсрgср, м/с211,54010021,54098992,4759,65731,54099
Вычисления:
Погрешность: