- •Вимірювання фізичних величин Теоретичні відомості
- •Похибки прямих вимірювань
- •Похибки непрямих вимірювань
- •Лабораторна робота № 1 вивчення руху тіла під дією сили тяжіння
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •5. Під яким кутом до горизонту треба направляти струмінь води, щоб висота її підйому дорівнювала дальності польоту? Лабораторна робота № 2 вивчення руху тіла, кинутого горизонтально
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3 визначення прискорення тіла при рівноприскореному русі
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4 визначення прискорення вільного падіння методом математичного маятника
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5 вивчення коливань пружинного маятника
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •12. Запишіть диференціальне рівняння руху пружинного осцилятора.
- •13. Опишіть перетворення енергії при гармонічних коливаннях вантажу на пружині. Лабораторна робота № 6 визначення маси тіла методом гідростатичного зважування
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8 вимірювання коефіцієнта тертя ковзання
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 9 вивчення умови рівноваги важеля
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 11 вимірювання атмосферного тиску
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 12 визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву петлі
- •Теоретичні відомості
- •Опис приладу
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 13 визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини методом стокса
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою психрометра і гігрометра
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 15 вивчення теплового балансу при змішуванні води різної температури
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література
Лабораторна робота № 4 визначення прискорення вільного падіння методом математичного маятника
Обладнання: кулька на нитці, штатив, лінійка, секундомір.
Теоретичні відомості
Падіння тіл на Землі – один з проявів закону всесвітнього тяжіння, відкритого І. Ньютоном. Згідно з законом всесвітнього тяжіння сила взаємодії двох матеріальних точок з масами , на відстані визначається рівнянням:
, (4.1)
де м3/кг·с2 – гравітаційна стала.
Дослідження, проведені ще Ньютоном, показали, що в даному місці на Землі всі тіла падають з однаковим прискоренням. На основі закону всесвітнього тяжіння воно повинно дорівнювати
, (4.2)
де – маса Землі, – радіус Землі для даного місця спостережень.
Збільшення прискорення вільного падіння при переміщенні від екватора до полюсів показало, що Земля має форму геоїда. Прискорення на широті 45˚ м/с2 умовилися називати нормальним прискоренням.
Земна кора в різних місцях має неоднаковий склад, тому там, де кора має більшу густину, прискорення вільного падіння збільшується. Це послужило засобом для розвідування корисних копалин.
За законом всесвітнього тяжіння в міру віддалення від Землі прискорення вільного падіння зменшується обернено пропорційно квадрату віддалі від центра Землі. Це зменшення стає істотним і береться до уваги при обчисленні траєкторій штучних космічних тіл.
Одним з методів визначення прискорення вільного падіння є метод використання математичного маятника (рис. 11).
Рис. 11
Математичний маятник – це підвішена на невагомій нерозтяжній нитці матеріальна точка. При малих відхиленнях від положення рівноваги (що складає 3˚–5˚) рух такого маятника є прикладом гармонічного коливального руху матеріальної точки.
Період малих коливань математичного маятника визначається формулою:
(4.3)
де – довжина маятника, – прискорення вільного падіння. Довжину маятника можна змінювати. Для двох різних довжин маятника і одержимо формулу для визначення прискорення :
. (4.4)
Тобто для визначення за допомогою (4.4) потрібно виміряти різницю довжин та періоди коливань для кожної довжини і .
Для зменшення похибки визначають час 50 коливань маятника, а після цього обчислюють період коливань. Всі виміри повторюють не менше трьох разів.
Порядок виконання роботи
1. Відвести маятник від положення рівноваги на кут 4-5˚, відпустити і в момент проходження одного з крайніх положень ввімкнути секундомір.
2. Зафіксувати п’ятидесяте коливання маятника і зупинити секундомір. Змінити .
3. За допомогою лінійки виміряти зміну довжини нитки .
4. Для даної довжини маятника виконати знову пункти 1-2. Знову змінити .
5. Виконати необхідні обчислення за формулою (4.4).
6. Вивести формулу та обчислити відносну і абсолютну похибки вимірів.
7. Результати вимірювань занести в таблицю:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|