2494

Определение ускорения свободного падения посредством математического маятника

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: определить ускорение свободного падения в поле тяготения Земли методом математического маятника.

Русский

2012-10-09

97 KB

51 чел.

Лабораторная работа.

Определение ускорения свободного падения посредством математического маятника.

Цель работы: определить ускорение свободного падения в поле тяготения Земли методом математического маятника.

Приборы и принадлежности: 1.Прибор FPM-07

2.Линейка с миллиметровыми делениями.

I. ТЕОРИЯ

1. Описание установки.

Универсальный маятник FPM-07 предназначен для исследования законов, по которым происходит колебательное движение математического маятника и определения значения земного ускорения. Принцип работы прибора основан на физических законах, определяющих колебания математического маятника, применимых при отклонениях маятника от положения равновесия (не более 6 – 7 градусов).

А) Устройство установки.

Общий вид математического маятника представлен на рисунке 1.

Основание (1) оснащено регулируемыми ножками(2), которые позволяют произвести выравнивание прибора. В основании закреплена колонка (3), на кото-рой зафиксирован верхний верхний кронштейн (4) и нижний кронштейн (5) с фотоэлектрическим датчиком (6).

Нижний кронштейн вместе с фотодатчиком фиксируется так, чтобы стержень, прикрепленный к шарику, перекрывал линию луча. Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком можно перемещать вдоль колонки и фиксировать в произвольно избранном положении. Фотоэлектрический датчик соединен разъемом с привинченным к основанию универсальным миллисекундомером FPM-14 (8).

Вид лицевой панели миллисекундомера FPM-14 показан на рис.2.

На лицевой панели универсального миллисекундомера находятся следую-щие манипуляционные элементы:

/СЕТЬ/ - включатель сети. Нажатие этой клавиши включает питающее напряже-ние. Визуально это объявляется свечением цифровых индикаторов (высвечиваю-щих.цифры "нуль") и свечением лампочки фотоэлектрического датчика.

/СБРОС/ - установка нуля измерителя. Нажатие этой клавиши вызывает сброс схем миллисекундомера и генерирование сигнала разрешения на измерение.

/СТОП/- окончание измерения. Нажатие клавиши вызывает генерирование сигнала разрешения на окончание процесса подсчета.

Б) Диапазоны измерения и погрешности измерения : 

-максимальное количество измеряемых колебаний маятника ...... 99

-диапазон измеряемого времени 1-99999мс

-рабочая погрешность измерения времени, не больше ....... 0,02%

Питание прибора от переменного напряжения ....

2. Теория метода

Период колебаний математического маятника находится по формуле:

,   (1)

где L – расстояние от точки подвеса до центра тяжести системы шарик-нить,

g – ускорение свободного падения в данной точке на поверхности Земли.

=3,14.

Из формулы (1) можно определить g.  

 (2).

Таким образом, для определения ускорения свободного падения по формуле (2) достаточно знать L и g.

а) Измерение длины маятника.

Если учесть, что масса нити очень мала в сравнении с массой шарика, то центр тяжести системы шарик-нить находится в геометрическом центре шарика, то есть

  ,  (3)

где Z – длина нити подвеса (расстояние от точки подвеса до верхнего края шарика) ;

r – радиус шарика, r = d/2 , где d – диаметр шарика, определяемый при помощи штангенциркуля.

Т.к. измеряется период времени 50 колебаний, то период колебаний Т находится по формуле: .

Все измерения проделать не менее трех раз и результаты измерений занести в таблицу.

!!! Не забывайте, что результаты косвенных измерений мы рассчитываем по формулам, используя средние значения, полученных прямых измерений, и заносим в таблицу только один раз.

Погрешности косвенных измерений рассчитываются по формулам, которые предлагается вывести самостоятельно.

Z,

м

Z

r

rм

L,

м

t,

с

t,

c

T,

c

T,

c

g,

м/с2

g,

м/с2

(g/g)100%

1

2

3

Cp

3. Методика выполнения работы

1. Проверить вертикальность установки колонки.

2. Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком установить в нижней части колонки, обращая внимание на то, чтобы верхняя часть кронштейна показывала на шкале длину не меньше 50 см.

3. Зафиксировать фотоэлектрический датчик в избранном положении.

4. Включить сетевой шнур установки в питающую сеть.

5. Нажать переключатель СЕТЬ, проверяя, все ли индикаторы измерителя показывают цифру "нуль" и горит ли лампочка фотоэлектрического датчика.

6. Привести математический маятник в движение, отклоняя его на 6-7 градусов от положения покоя.

7. Нажать клавишу СБРОС

8. После подсчёта измерителем 49 колебаний нажать клавишу - СТОП, записать показания миллисекундомера и счетчика периодов.

Контрольные вопросы:

1.Какие колебания совершает математический маятник?

  1.  Почему угол отклонения подвеса должен быть не больше 6-7 градусов?

3.В каких точках земной поверхности ускорение свободного падения g максимально, в каких минимально?

4.Чему равно ускорение свободного падения в центре Земли?

  1.  Распишите силы, действующие на математический маятник, и выведите формулу (1).
  2.  При каких условиях справедлива формула (1)?

 Рекомендуемая литература

1. Е.М. Гершензон и др. Курс общей физики. –М.: Просвещение, 1981.

:2. Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика. М., Просвещение, 1978, с. 82-93.

3. Архангельский М.М. Курс физики. Механика. 1975. гл.4, § 3-6.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54527. MY SCHOOL LIFE 66.5 KB
  Do you know what schools are in Great Britain. Let`s watch the video about schools in England and while watching write down the number of the pictures 1-7 in the order that you see them and write a subject under each picture.
54528. Я і мистецтво 44.5 KB
  Обладнання: музичні інструменти: фортепіано акордеон скрипка флейта труба бубен ложки барабан маракаси трикутник; фотоілюстрації виставка дитячих робіт схема роздатковий матеріал. Розширити знання про музичні інструменти і відчути тембровий колорит музичних інструментів.Струнні інструменти. У народі всім відомі далеко не нові Інструменти дерев яні струнні щипкові.
54529. На фірмі: працевлаштування 247 KB
  Objectives: to systemtize students knowledge concerning the presenttion of firm nd its produce rules nd procedure of pplying for job; to expnd their vocbulry on the topic discussed; to develop students listening nd speking skills. Boss So the problem we re going to discuss tody is job nd job hunting. No doubt good job nd good position wed like to hve re of immense importnce for nybody since it is gret chnce for selfdetermintion nd mking creer for providing wellbeing for ourselves nd our fmilies. I hope you re redy nd eger to...
54530. Капитализм и становление классической школы в экономической теории 17.64 KB
  Бабайцевой Используемое оборудование: Презентация Односоставные предложения Краткое описание: Урок русского языка в 8 классе Односоставные предложения Автор: Иванова Татьяна Николаевна Г. Какая ночь Внимательно рассмотрите эти предложения. Что мы уже знаем Двусоставные предложения. числа инфинитив Чего мы ещё не знаем Односоставные предложения.
54533. Народні звичаї і обряди 73 KB
  Мета: розширювати коло знань про звичаї і обряди українського народу, розвивати творчі здібності, позитивні риси характеру учнів, виховувати повагу і прищеплювати любов до народних традицій і звичаїв, рідної землі.
54534. НАРОДНА КУЛЬТУРА І СУЧАСНІ МЕТОДИ ВИХОВАННЯ 99.5 KB
  Її завдання виховувати людину гармонійною щоб вона була достойним представником Роду. Структура програми враховує завдання через ознайомлення з народною культурою допомогти учневі визначитись у виборі моральних орієнтирів життєвого шляху в загальнолюдському плані у формуванні усвідомленості та смисловій наповненості існування в усвідомленні своєї потрібності в цьому світі себе як ланки в ланцюгу поколінь ти не один ти частка РОДУ ти його продовження від тебе залежить МАЙБУТНЄ. Практичні завдання: Складання схеми родоводу....
54535. Множення чисел 1 і 0. Множення на 1 і 0. задачі на дві і три дії 52.5 KB
  Мета: ознайомити дітей з правилами множення чисел 0 і 1, а також на ці числа; розвивати логічне мислення та вміння розв’язувати задачі; вдосконалювати обчислювальні навички; дослідити святкування “Зустріч весни ” донести скарби традицій, звичаїв та обрядів старшого покоління до дитячих сердець; спонукати до пошуків культурної спадщини духовного життя свого краю; виховувати пізнавальну активність учнів, любов до рідного краю.