Главная >> Физика 11 класс. Мякишев

Лабораторные работы

3. Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Оборудование

Часы с секундной стрелкой, измерительная лента с погрешностью Δ_л = 0,5 см, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Подготовка к проведению работы

Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы. С их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10^-5 м/с².

В работе используется простейший маятник — шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебаний равен периоду колебаний математического маятника Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t достаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период и ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле

Проведение эксперимента

1. Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепите с помощью муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1—2 см от пола.

2. Измерьте лентой длину l маятника (длина маятника должна быть не менее 50 см).

3. Возбудите колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5—8 см и отпустив его.

4. Измерьте в нескольких экспериментах время t 50 колебаний маятника и вычислите t _cp где n — число опытов по измерению времени.

5. Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерения времени

и результаты занесите в таблицу.

6. Вычислите ускорение свободного падения по формуле

7. Определите относительную погрешность измерения времени ε_t.

8. Определите относительную погрешность измерения длины маятника Значение Δl складывается из погрешности мерной ленты и погрешности отсчета, равной половине цены деления ленты: Δl = Δl_л + Δl_отсч.

9. Вычислить относительную погрешность измерения g по формуле

ε_g = ε_l + 2ε_π + 2ε_t,

учитывая, что погрешностью округления π можно пренебречь, если π = 3,14; также можно пренебречь ε_t, если она в 4 раза (и более) меньше 2ε_t.

10. Определите Δg = ε_qg_cр и запишите результат измерения в виде

g_cр - Δg ≤ g ≤ g_cр + Δg.

Убедитесь в достоверности измерений и проверьте принадлежность известного значения g полученному интервалу.