Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Порядок проведения работы

Лабораторная работа №11

Тема: «Определение ускорения свободного падения с помощью маятника»

Цель работы: определить ускорение свободного падения и вычислить погрешности измерений

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны

знать: законы колебания математического маятника и формулу периода колебания математического маятника.

уметь: как определить период колебания маятника и ускорение свободного падения.

Оборудование

1.1 Штатив с муфтами и кольцами;

1.2 Груз с нитью длиной не менее 1,3 м;

1.3 Лента измерительная;

1.4 Часы с секундной стрелкой.

Краткая теория

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити.

Законы колебания математического маятника:

1 При малых углах размаха период колебания не зависит ни от массы ни от амплитуды маятника.

2 Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения.

Период колебания математического маятника определяется по формуле (1)

, (1)

где l – длина маятника, м

g – ускорение свободного падения, м/с.

Выразив из формулы (1) ускорение свободного падения, получим формулу (2)

(2)

Из формулы (2) видно, что для определения свободного падения необходимо знать длину маятника и период колебания. Для измерения длины необходимо иметь мерную ленту. Период колебания можно найти по формуле (3):

, (3)

где t – время всех колебаний, с

N – число колебаний.

Подставив формулу (3) в (2) получим формулу для определения ускорения свободного падения (4)

(4)

Задание для лабораторной работы

Определить ускорение свободного падения и вычислить погрешность измерений

Порядок проведения работы

4.1 Установить на краю стола штатив. У его верхнего конца с помощью муфты укрепить кольцо и подвесить к нему груз на нити. Длина нити должна быть 1,3 – 1,5 м.

4.2 Отклонить шарик в сторону на 5-8 см, отпустить его. По секундомеру определить время, за которое маятник совершит 20-30 полных колебаний.

4.3 Измерить длину маятника.

4.4 Используя формулу (4) определить ускорение свободного падения.

4.5 Опыт повторить 2 раза, меняя длину маятника(но не менее 1м).

4.6 Определить среднее значение g_ср и найти относительную погрешность, используя формулу (5):

, (5)

где g_т–табличное значение ускорения свободного падения.

g_т=9, 81м/с²

4.7 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ опыта	Длина маятника l,м	Число полных колеба-ний N	Время полных колеба-ний t, с	Период колеба-ний Т, с	Ускоре-ние свобод-ного падения g, м/с²	Среднее значение gср, м/с²	Таблич-ное значение g, м/с²	Относи-тель-ная погреш-ность δ, %

5 Контрольные вопросы

5.1 Наблюдая за движением маятника в течении 1 периода, ответить на вопрос: будет ли оно равноускоренным?

5.2 Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?

5.3 По какой траектории будет двигаться шарик, если нить маятника пережечь в тот момент, когда шарик проходит положение равновесия?