Порядок выполнения работы
В основании 1 универсального маятника закреплена колонка 7, на которой зафиксирован верхний кронштейн 4 и нижний кронштейн 9 с фотоэлектрическим датчиком 10 (рис.3). Отвинчивая винт 5, верхний кронштейн можно поворачивать вокруг колонки. С одной стороны кронштейна 4 находится математический маятник 2, с другой - на вмонтированных вкладышах оборотный маятник 8.
Длину математического маятника можно регулировать при помощи винта 3 и определять при помощи шкалы на колонке.
Оборотный маятник выполнен в виде стального стержня, на котором крепятся две призмы (ножа) С1 и С2 и два диска 6. На стержень через 10 мм нанесены кольцевые нарезки, служащие для точного определения длины оборотного маятника (расстояние между призмами). Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком можно перемещать вдоль колонки. Фотоэлектрический датчик соединен с привинченным к основанию универсальным электронным секундомером 11, который измеряет число колебаний n и общее время этих колебаний t. Период колебаний T = t/n.
Последовательность проведения измерений с математическим маятником следующая:
1) поместить над датчиком математический маятник, повернув соответствующим образом верхний кронштейн;
2) отклонить маятник на угол примерно 5 и придерживать шарик рукой;
3) отпустив шарик, привести маятник в движение;
4) измерить время 10 колебаний (n=10);
5) повторить пп.1-4 еще пять раз;
6) по шкале на вертикальной колонке прибора определить длину маятника.
При обработке результатов эксперимента определить период колебаний математического маятника T = t/n и вычислить ускорение свободного падения для каждого измерения и среднее .
По результатам опыта составить таблицу:
Таблица 1
Физ. величина |
t |
Ti |
gi |
Ед. измерения Номер опыта |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
… |
|
|
|
n |
|
|
|
Средняя квадратичная ошибка для g
Записать окончательный результат в виде .
Последовательность проведения опыта с оборотным маятником следующая:
1) поместить над датчиком оборотный маятник, повернув верхний кронштейн на 180;
2) зафиксировать диски на стержне, чтобы один из них находился вблизи конца стержня, а другой вблизи его середины;
3) закрепить маятник на верхнем кронштейне на призме, находящейся вблизи конца стержня;
4) отклонить маятник примерно на 5 от положения равновесия и придерживать его рукой;
5) отпустив маятник, привести его в движение;
6) измерить время t 10 колебаний маятника;
7) определить период колебаний оборотного маятника T1 = t/n;
8) снять маятник и закрепить его на второй призме;
9) измерить период Т2, повторив пп.4-7;
10) сравнить периоды Т2 и T1; если Т2 > T1, вторую призму переместить в направлении диска, находящегося в конце стержня; если Т2 < T1, переместить ее в направлении середины стержня (положение дисков и первой призмы не менять);
11) снова измерить период Т2 и сравнить его с величиной T1; менять положение второй призмы до тех пор, пока значение периода Т2 не станет равным значению периода T1 с точностью до 0,5 %;
12) определить приведенную длину оборотного маятника L, измерив расстояние между призмами (по числу нарезок, которые нанесены через каждые 10 мм).
При обработке результатов эксперимента вычислить ускорение свободного падения при Т = Т1 = Т2 и среднюю квадратичную ошибку , где - погрешность измерения времени, оцениваемая исходя из точности прибора.
Средняя квадратичная ошибка
где - погрешность измерения длины, оцениваемая по цене деления измерительной линейки.
Окончательный результат записать в виде .