Раздел 1.Механика

Тема 1.4 Механические колебания и волны Лабораторная работа № 3. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника

Объем учебного времени – 2 часа.

Цель работы: определение опытным путем ускорения свободного падения на широте Великого Новгорода.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать:

- определение понятия математического маятника, периода колебаний;

- формулы периода колебаний маятника;

уметь:

- определять период колебания маятника;

- определять ускорение свободного падения.

Первый уровень

Основные теоретические положения

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника служит шарик, подвешенный на длинной нити.

- период колебания математического маятника,

где l - длина математического маятника, g - ускорение свободного падения.

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения. 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

Оборудование: шарик на длинной нити, линейка, часы с секундной стрелкой, штатив с держателем, пробка,

Правила техники безопасности (Приложение Д).

Порядок выполнения работы

Задание I: Определить ускорение свободного падения при помощи математического маятника.

1. Поместите штатив с маятником на край стола так, чтобы длина нити была не менее 1м.

2. Отклоните шарик на небольшой угол (10°) и отпустите. По часам определите время t, за которое маятник совершит N полных колебаний, например, 50.

3. Вычислите период полного колебания маятника: T = t/N.

4. Измерьте длину маятника l от точки подвеса до центра тяжести шарика.

5. Вычислите ускорение свободного падения, используя формулу периода колебаний.

6. Повторите опыт еще два раза, меняя длину маятника (протягивая нить через пробку) и число полных колебаний его.

7. Определите среднее значение g_ср, а также абсолютную и относительную погрешность:

Номер опыта	Число полных колебаний	Время полных колебаний.	Период полного колебания	Длина маятника	Ускорение свободного падения	Среднее значение ускорения свободного падения	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
	N	t, c	Т, с	l, м	g, м/с2	gср, м/с2	, м/с2	δ%

8. Начертите таблицу для записи измерений и вычислений (таблица 1)

Таблица 1

9. Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу 1.

10. Сравните результаты опыта со значением ускорения свободного падения для данной географической широты: g= 9,8 м/с.

Задание II: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.

Контрольные вопросы:

1. Что называется математическим маятником?

2. Что называется периодом колебания?

3. Запишите формулы для определения периода колебания маятника и разъясните их.