- •Лабораторная работа № 1-4. Силы на Наклонной плоскости
- •Лабораторная работа № 1-5. Измерение коэффициента трения покоя
- •Лабораторная работа № 2-1. Измерение кинематических характеристик прямолинейного движения
- •I. Подготовка установки для проведения экспериментов.
- •II. Упражнение 1. Исследование зависимостей кинематических характеристик движения тела с постоянной скоростью от времени.
- •III. Упражнение 2. Исследование зависимостей кинематических характеристик движения тела с постоянным ускорением от времени.
- •IV. Окончание эксперимента.
- •Лабораторная работа № 2-2. Проверка второго законА Ньютона для прямолинейного движения
- •I. Подготовка установки для проведения экспериментов.
- •II. Упражнение 1. Исследование зависимости ускорения тела от величины равнодействующей силы.
- •III. Упражнение 2. Исследование зависимости ускорения тела от его массы при постоянной величине равнодействующей силы.
- •IV. Окончание эксперимента.
- •Лабораторная работа 6-1. Измерение моментов инерции тел правильной формы.
- •Лабораторная работа 6-2. Проверка теоремы Штайнера
- •Лабораторная работа № 3. Изучение двумерного движения тел
- •Лабораторная работа № 4-2. Законы Сохранения момента импульса и энергии (столкновение при вращении)
- •Лабораторная работа n 7-2. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника
- •Лабораторная работа № 16. Проверка закона дисперсии звуковых волн в воздухе
- •Лабораторная работа № 13. Иследование волн на поверхности воды
- •Лабораторная работа № 11. Изучение свободных и вынужденных колебаний торсионного маятника
- •Лабораторная работа n 10-1. Пружинный маятник
Лабораторная работа n 7-2. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника
Цели работы
Измерение ускорения свободного падения.
Решаемые задачи
-
Знакомство с методом измерения ускорения свободного падения методом математического маятника;
-
Оценка адекватности описания имеющегося маятника моделью математического маятника;
-
Измерение ускорения свободного падения.
Введение
Ускорением свободного падения g называется ускорение относительно Земли, c которым свободное тело начинает падать. Это ускорение определяется суммой силы гравитационного притяжения Земли и центробежной силы инерции.
Математическим маятником называется гипотетический маятник, вся масса которого сосредоточена в одной точке, а расстояние до точки подвеса l не меняется при колебаниях. Простые расчеты показывают, что при небольших углах отклонения от вертикали период этого маятника удовлетворяет соотношению:
(1)
Отсюда ясна идея одного из способов определения ускорения свободного падения. Необходимо измерить длину и период математического маятника.
Однако возникает вопрос: описываются ли свойства реального маятника моделью математического маятника?
Здесь стоит заметить, что выражение (1) утверждает прямую пропорциональность периода колебаний математического маятника от . Значит, если будет выяснено, что для нашего маятника такая зависимость имеет место, его можно считать математическим и определить ускорение свободного падения по формуле
(2)
Экспериментальная установка
Приборы и принадлежности:
-
Массивный шар, подвешенный на труднорастяжимом шнуре;
-
Рулетка;
-
Секундомер.
Порядок выполнения работы
Подготовка установки для проведения экспериментов
-
Укоротите шнур так, чтобы его длина между шариком и стальным кольцом равнялась бы 3-5 см. Высвободившийся конец шнура намотайте на крюк;
-
Измерьте длину маятника l – расстояние от точки подвеса до центра шара;
-
Отклоните шар так, чтобы шнур составлял с вертикалью угол не более 10° и отпустите шар;
-
Измерьте время 10 полных колебаний t и найдите период колебаний T= t/10;
-
Увеличьте длину маятника на 5-10 см, смотав с крючка несколько витков шнура;
-
Повторите пп 2-4;
-
Повторяйте пп 5-6 до тех пор, пока длина маятника не превзойдёт 100 см.
Обработка и представление результатов
По результатам измерений, и проведя вычисления, заполните таблицу.
N |
l, см |
, см1/2 |
t, с |
T, с |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
Постройте график зависимости T(). Выделите на нём линейный участок. По точкам этого участка, пользуясь выражением (2) найдите ускорение свободного падения.