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,м |
r,м |
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?
3.В каких точках земной поверхности ускорение свободного падения g максимально, в каких минимально?
4.Чему равно ускорение свободного падения в центре Земли?
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 | |||
58113. | История развития слесарного дела | 23 KB | |
Качество выполнения слесарных работ во многом зависит от слесарного инструмента и умения его правильно применять. Слесарномонтажный инструмент должен быть качественным и надежным а начинающему слесарю нужно прежде всего изучить инструмент которым ему придется пользоваться. При холодной ручной обработке металлов слесарь наиболее часто использует такой слесарномонтажный инструмент как молотки зубила ножовки напильники и др. | |||
58114. | Общество и общественные отношения | 226 KB | |
ОБЩЕСТВО - обособившееся от природы, но тесно с ней связанная часть мира, которая включает в себя способы взаимодействия людей и формы их объединений. | |||
58115. | Значение здоровья для человека | 41 KB | |
Цель: ознакомить с задачами и содержанием курса Основы здоровья; формировать представление о значении здоровья для обучения труда общения с родными; развивать память мотивацию основ сохранения и укрепления здоровья; воспитывать любовь к жизни к людям. | |||
58116. | Військові звання і знаки розрізнення. Начальники та підлеглі, старші та молодші, їх права і обовязки | 182.5 KB | |
Мета: Вивчити поняття щодо суті і значення військової дисципліни; Назвати статути Збройних сил України основні їх вимоги. Статути Збройних Сил України це зведення законів військової служби на основі яких проходять повсякденне життя виховання навчання бойова діяльність військ... | |||
58118. | Функции финансов, как экономической категории | 15.22 KB | |
Именно через эту функцию реализуется общественное назначение финансов – обеспечение каждого субъекта хозяйствования и государства необходимыми ресурсами, использ. в форме денежных фондов целевого назначения. | |||
58119. | Финансы как экономическая категория в системе социально-экономических категорий | 15.17 KB | |
Каждая наука оперирует определенным кругом понятий, имеет особые, специфические категории, которые являются концентрированным выражением общих, наиболее существенных признаков, качеств, закономерностей и взаимосвязей объектов той сферы | |||
58120. | Создание Интернет-страниц | 32 KB | |
Он требует терпения и знания основ «программирования» на языке html, который, по сути, языком программирования не является. Итак. Для работы нам будет достаточно программы Блокнот. И даже более того, достаточно будет использовать только меню FILE. | |||
58121. | СУСПІЛЬНО-ІСТОРИЧНІ УМОВИ РОЗВИТКУ УКРАЇНСЬКОЇ ЛІТЕРАТУРИ ХХ ст., ОСНОВНІ СТИЛЬОВІ НАПРЯМИ | 120.5 KB | |
Цi хронологiчнi межi визначаються не тiльки перебiгом революцiї 1905–1917 рр., а й вiдходом iз життя I. Франка (1916 р.) та М. Коцюбинського й Лесi Українки (обоє померли в 1913 р.). Формування пiсля 1905 р. Києва як лiтературної столицi України, поширення загальноукраїнської лiтературної перiодики | |||