Порядок выполнения работы

1. Установить средний кронштейн на расстоянии S₁ = 0,1м от верхнего кронштейна.

2. Положить на рабочий правый груз поочередно дополнительные грузики массой m₁, m₂, m₃ и измерить для каждого случая время t равномерного движения системы на участке пути длиной S. Время t для каждого дополнительного грузика измерять три раза.

3. Установить средний кронштейн поочередно на расстоянии S₁= 0,2 и 0,3м от верхнего кронштейна и снова измерить время t - прохождения системой участка равномерного движения между средним и нижним фотодатчиками для трех дополнительных грузиков.

4. Данные занести в таблицу.

5. По полученным данным рассчитать величины скоростей равномерного движения системы для различных значений m и S₁; найти значения квадратов этих скоростей.

6. Построить график зависимости квадрата скорости равномерного движения системы от величины пути S₁ для различных значений массы дополнительных грузиков.

7. По графикам определить значения ускорений a₁, a₂, и a₃, с которыми двигалась система на участке S₁ для различных масс m₁, m₂, m₃ дополнительных грузиков. Результаты за­нести в таблицу.

8. Пользуясь данными таблицы, рассчитать ускорение свободного падения по формуле (7) для значений m₁, m₂, т3 и величин S₁= 0,1м, S₂=0,2м, S₃= 0,3м.

9. Рассчитать теоретически значения ускорения системы грузов по формуле (4) и сравнить с экспериментально полученными данными. При расчете использовать значение g=9,8 м/с². Объяснить расхождение теоретических и экспериментально наблюдаемых результатов.

10. Рассчитать погрешности определения ускорения свободного падения. Для расчета воспользуемся формулой (7), считая m, M точно известными величинами. Абсолютные погрешности измерения S и S₁° считать равными 1 мм, а среднюю погрешность измерения времени рассчитать по данным таблицы.

2. Определение величины земного ускорения с помощью математического маятника Краткая теория

Все тела или совокупности тел, которые могут совершать периодические движения, или колебания, называются колебательными системами. В природе, и особенно в технике, чрезвычайно большую роль играют тела и устройства, которые способны совершать колебания без воздействия внешних периодических сил. Такие колебания называют свободными колебаниями. Маятником является всякое тело, подвешенное так, что его центр тяжести находится ниже точки подвеса.

Математический маятник представляет собой грузик (шарик) малого размера, подвешенный на длинной тонкой нити. В данном случае можно пренебречь массой нити и деформацией грузика, т.е. можно считать, что масса маятника сосредоточена в грузике, а упругие силы сосредоточены в нити, которую в первом приближении считаем нерастяжимой.

Формула для периода колебаний математического маятника имеет вид:

, (1)

где l – длина нити. Ускорение свободного падения в этом случае может быть определено с помощью измерения периода колебаний маятника и длины нити по следующей формуле:

(2)