Методика измерений

На свойстве взаимности точки подвеса и центра качания основано определение ускорения свободного падения с помощью так называемого оборотного маятника. Оборотным называется физический маятник, у которого имеются две параллельные друг другу закрепленные на осевом стержне маятника опорные призмы, за которые он может поочередно подвешиваться (рис. 15). Вдоль того же стержня могут закрепляться и перемещаться тяжелые грузы. Перемещением призм (или грузов) добиваются того, чтобы при подвешивании маятника за любую из призм период колебаний был одинаков. Тогда расстояние между опорными ребрами призм будет равно приведенной длине.

Рис. 15. Схема оборотного маятника, применяемого в установке

Измерив период колебаний маятника по определению, как отношение времени t полных колебаний к их числу n и приведенную длину L₀, можно по формуле (81) найти ускорение свободного падения:

(86)

где t – время n полных колебаний маятника.

Таким образом, главная задача прямых измерений, с помощью которых определяется значение ускорения свободного падения, сводится к измерению приведенной длины физического маятника.

Порядок выполнения работы

1. Приготовить в лабораторном журнале одну таблицу по форме табл. 21.

2. Измерив расстояние L между опорными ребрами призм, подвесить маятник за призму А₁ (см. рис. 15). Отклонить маятник на угол не более 20° и по секундомеру измерить время t n = 20 полных колебаний.

3. Подвесить маятник за призму А₂ и измерить время t′ того же числа полных колебаний.

4. Передвинуть внутреннюю призму на одно деление и снова измерив расстояние L между опорными ребрами призм, проделать п. 2–3 . Далее проделать пп. 2–4 не менее пяти раз.

Таблица 21

Результаты измерения времени полных колебаний маятника

№ опыта →	1	2	3	4	5	6	Среднее
L= м
t, с
t’, с
L= м
t, с
t’, с
L= м
t, с
t’, с
L= м
t, с
t’, с
L= м
t, с
t’, с

5. По полученным данным построить графики зависимостей t и t′ от L (рис. 16). По точке пересечения этих графиков определить приведенную длину L₀ и соответствующее ей время n = 20 полных колебаний маятника t₀.

6. Рассчитать ускорение свободного падения по формуле (86).