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

16041. ПОСОБИЕ по латинскому языку 299.98 KB
  ПОСОБИЕ по латинскому языку для II курса Московской Духовной Семинарии первые 10 уроков Сергиев Посад 2000 ПРЕДИСЛОВИЕ По новым программам Московских духовных школ древним языкам отводится значительно большее количество часов чем ранее. Преподавание латыни н...
16042. Учебник латинского языка из программы Latrus 1.2 199.67 KB
  Учебник латинского языка из программы Latrus 1.2 Содержание: АЛФАВИТ ИМЯ СУЩЕСТВИТЕЛЬНОЕ ИМЯ ПРИЛАГАТЕЛЬНОЕ УПОТРЕБЛЕНИЕ ПАДЕЖЕЙ ГЛАГОЛ СИНТАКСИС ГЛАГОЛА НАРЕЧИЯ ПРЕДЛОГИ МЕСТОИМЕНИЯ ЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОНЪЮНКТИВ ВЕКГОДСЕЗОНЫМЕСЯЦЫДНИЧАСЫ СИНТАКС...
16043. Программа преподавания немецкого языка в Духовной Семинарии (1-4 курсы) 91.83 KB
  Г. Ханзен Д. Моисеев Программа преподавания немецкого языка в Духовной Семинарии 14 курсы Цели и задачи изучения немецкого языка в Духовной школе Изучение иностранного языка вообще и немецкого в частности в Духовной школе определяется спецификой духовног...
16044. Правила русской орфографии и пунктуации 173.28 KB
  Правила русской орфографии и пунктуации М. 1956 ОРФОГРАФИЯ Правописание гласных I. Гласные после шипящих и ц II. Гласные ы и и после приставок III. Буква э IV. Буква ё V. Общие правила правописания неударяемых гласных VI. Неударяемые гласные в корнях слов VII. Н...
16045. Культура русской речи 743.75 KB
  Культура русской речи Ответственные редакторы доктор филологических наук профессор Книга представляет собой первый академический учебник по культуре речи содержащий наиболее полный систематизированный материал по данной теме. В основе издания лежит принципиаль
16046. Материалы к экзамену по предмету: Церковнославянский язык 326 KB
  Материалы к экзамену по предмету: Церковнославянский язык. Содержание: Глагол его грамматические категории. Глагол часть речи обозначающая действие или состояние предмета. П: Воздремаша вся и спаху. Исходная форм
16047. Кадровая политика в организации (на основе ООО «Компоненты бизнеса») 353 KB
  Кадры – наиболее ценная и важная часть производительных сил общества. В целом эффективность бизнеса зависит от квалификации служащих, их расстановки и использования, что влияет на объем и темпы прироста вырабатываемой продукции, использование материально-технических средств
16048. Історія держави і права України 4.17 MB
  Академія правових наук України Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого Історія держави і права України У двох томах Том 2 За редакцією доктора юридичних наук професора академіка НАН України В.Я. Тація Доктора юрид
16049. Історія держави і права України. Підручник 2.97 MB
  Історія держави і права України. У 2х томах. Т.1 За редакцією докторів юридичних наук професорів В. Я. Тація А. Й. Рогожина В. Д. Гончаренка ЗМІСТ ЗМІСТ1 Передмова3 ЧАСТИНА ПЕРША Вступ6 Розділ перший Рабовласницькі державні утворення і пр