Визначення прискорення вільного падіння з допомогою математичного маятника

Мета: Дослідним шляхом визначити прискорення вільного падіння.

Обладнання: 1. Штатив. 2. Кулька з ниткою. 3. Корок з прорізом. 4. Лінійка.

5. Штангенциркуль. 6. Секундомір.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати: формулу періоду коливань математичного маятника і його закони:

вміти: перевіряти закони коливання математичного маятника на досліді, сформулювати висновки з лабораторної роботи.

Рекомендації. 1. При вимірюванні періоду коливань визначати час якомога більшого числа коливань.

2. Якщо немає секундоміра, можна користуватись годинником із секундною стрілкою,

Теорія. Математичним маятником називається матеріальна точка, підвішена на невагомій і не розтяжній нитці. Моделлю такого маятника може слугувати кулька, підвішена на довгій нитці. Дослідами встановлено закони коливань математичного маятника:

1. Період коливань не залежить від маси маятника і амплітуди його коливань, якщо кут розмаху не перевищує 6⁰.

2.Період коливань математичного маятника визначають із виразу:

Т=2 .

Із цієї формули можна знайти прискорення вільного падіння.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1 .Розташувати штатив на краю столу,

2. Закріпити вільний кінець нитки кульки в лапці штатива.

3. Виміряти діаметр кульки штангенциркулем, довжину нитки лінійкою.

4.Відхилити кульку на невеликий кут і відпустити. З допомогою секундоміра визначити час t, за який маятник здійснить n повних коливань, наприклад 50. 5. Обчислити період повного коливання маятника: Т=t/n.

6. Використовуючи формулу періоду коливань математичного маятника, обчислити прискорення вільного падіння.

7. Дослід повторити 3 рази, змінюючи довжину маятника і число повних коливань його. l_м=l_н+r_к

8. Визначити середнє значення g_ср і знайти відносну похибку 100%

9. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю.

Но­мер дос­ліду	Довжи­на нитки lн,м	Діаметр кульки d, м	Довжина маят­ника l, м	Число повних коли­вань n	Час повних коливань t, с	Період повного­ коливання Т,с	Приско­рення вільного падіння g, м/c2	Середнє значен­ня gср, м/с2	Від­носна похибка , %
1
2
3

10. Порівняти результат досліду з табличним значенням прискорення вільного падіння для даної географічної широти.

Контрольні запитання.

1. Чи можливо маятниковим годинником користуватись в умовах невагомості?

2. В яких положеннях діюча на кульку повертаюча сила буде максимальною? рівною нулю?

3. Найбільша швидкість кульки в момент, коли вона проходить положення рівноваги. Яким за модулем і напрямом при цьому буде прискорення кульки?

4. Спостерігаючи за рухом кульки протягом одного періоду, вкажіть чи буде він рівноприскореним?

Домашнє завдання Розв'яжіть задачі [2] № 19.27, № 19.30.

Лабораторна робота № 10