Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Цель: Научится определять ускорения свободного падения с помощью

математического маятника.

Оборудование: штатив с держателем, шарик с нитью длиной не менее 1 м, пробка с прорезью в боковой поверхности, метровая линейка, штангенциркуль, секундомер.

 

Порядок выполнения работы.

1. Поместить штатив с держателем на край стола.

2. Укрепить свободный конец нити шарика в прорези пробки и Важать пробку в держателе (рис. 35).

3. Измерить диаметр ша, рика штангенциркулем, длину нити ли- нейкой.

4. Отклонить шарик на небольшой угол и отпустить. По секун- домеру определить время, за которое маятник соввршит п полных колебаний, например 50.

5. Вычислить период полного колебания маятника: T=t/n.

6. Используя формулу периода коле баний математического ма­ятника, вычислить ускорение свободного падения.

7. Опыт повторить 2—3 раза, меняя длину маятника (протяги­вая нить через пробку) и число полных колебаний его.

8. Определить среднее значение g_cp и найти относительную по­грешность.

9. Результат измерений и вычислений записать в табл. 21.

10. Сравнить результат опыта с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты.

Таблица №13.

№	1, м	d, м	1, м	N	t, с	Т, с	g-, м/с2	gcp м/с2	Е, %
	0, 85	0, 03	0, 865			1, 8	10, 5	9, 6
	0, 65	0, 665		1, 7	9, 06	5, 6
	0, 45	0, 465		1, 4	9, 34	2, 7

Методические указания.

1. В работе можно использовать свин­цовый или стальной шарик диаметром 1—4, 5 см.

2. Длину нити измерять от нижнего края пробки до шарика, дли­ну маятника — от нижнего края пробки до центра тяжести шарика.

3. Если нет секундомера, можно воспользоваться любым метро­номом или часами с секундной стрелкой.

4. При измерении периода колебаний определить время как мож­но, большего числа колебаний.

 

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

На основании многочисленных опытов установлены законы колебания математического маятника:

Период колебаний не зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не прев ышает 6°.

Период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения:

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения.

 

Контрольные вопросы.

 

1. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться пе­сок?

2. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях не­весомости?

3. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна?

4. Наибольшая скорость у шарика в момент, когда он проходит положение равновесия. Каким по модулю и направлению при этом будет ускорение шарика?

5. Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос: будет ли оно равноускоренным?

6. Сделайте выводы

 

 

Лабораторная работа №12.

Определение показателя переломления стекла.

Цель: определенить показатель переломление стекла.

Оборудование. 1. Пластинка с параллельными граням и. 2. Чистый лист бумаги. 3. Лист картона. 4. Тран­спортир. 5. Подъемный столик. 6. Таблица тригонометрических ве­личин.

 

Порядок выполнения работы.

1. Подключит лампу через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получить тонкий световой пучок.
2. Измерить показатель преломления стекла относительно воздуха при каком нибудь угле падения. Результат измерения записать с учетом вычисленных погрешностей.
3. Повторить тоже при другом угле падения.
4. Сравнить результаты, полученные по формулам

n_1пр-Δ n₁‹n₁‹ n_1пр+Δ n_1,

n_2пр-Δ n₂‹n₂‹ n_2пр+Δ n_2,

1. Сделать выводы.

Таблица №14.

АЕ. мм	DC, мм	nпр	Δ АЕ, мм	Δ DC, мм	ε, %	Δ n
		1, 6				99, 2
		1, 1				47, 3
		1, 3				15, 6

 

Методические указания.

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направлен узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому – либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняется за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле:

где α – угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло; β – угол преломления светового пучка в стекле.

 

Для определение отношения, стоящего правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как нап равить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела двух сред воздух – стекло. Тонко очищенным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Это линия изображает границу раздела двух сред стекло – воздух. После этого не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узки световой пучок под каким либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очищенным карандашом ставят точки 1, 2, 3, 4 (рис ). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи. Через точку В границы раздела сред воздух – стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и СВD.

Так как sinα =AE/AB, sinβ =CD/BC и АВ/ВС, то формула для определения раздела показателя преломления стекла примет вид

n_пр=АЕ/DC

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять так же равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.

Максимальную относительную погрешность ɛ измерения показателя преломления определяют по формуле

ɛ =Δ АЕ/АЕ+Δ DC/DC

Максимальная абсолютная погрешность определяются по формуле

Δ n=n_прɛ

(Здесь n_пр – приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле 1).

Окончательный результат измерения показателя преломления записывают в виде:

n=n_пр±Δ n

Контрольные вопросы

1. Что называют относительным показателем преломления и абсолютным показателем преломления? Что они характеризуют?

2. Запишите закон преломления света при переходе границ сред с абсолютными показателями преломления п₁ и п₂. Чем отличается ход луча при его преломлении в оптически более плотную среду от преломления в оптически менее плотную?

3. Сформулируйте закон преломления свет а и докажите его с помощью принципа Гюйгенса.

4. Какое физическое явление называют полным внутренним отражением?

5. Как вычислить угол полного внутреннего отражения?

6. За стеклянной призмой происходит разложение белого света в цветной спектр. Какой из перечисленных цветов отклоняется на наименьший угол: зеленый, оранжевый, желтый, голубой, синий.

7. Сделайте выводы

Лабораторная работа № 13.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. PEST-анализ макросреды предприятия. Матрица профиля среды, взвешенная оценка, определение весовых коэффициентов. Матрицы возможностей и матрицы угроз.
2. Алгоритм решения задач линейного программирования с помощью Excel
3. Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя, и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
4. Анализ финансовой устойчивости с помощью финансовыхкоэффициентов.
5. Бердяев Н.А. «Философия свободного духа» (Конфликт философии с теологией и наукой)
6. Блок 1. Понятие о морфологии. Имена. Имя существительное: определение, грамматические признаки, правописание
7. В случае непринятия судом признания иска ответчиком суд выносит об этом определение и продолжает рассмотрение дела по существу.
8. Виды проблем, решаемых с помощью системного анализа
9. Возникновение и применение свободного (конькового) стиля
10. Вопрос 1. Какое определение Маркетингу дал Филип Котлер и на чем базируется теория маркетинга?
11. Вопрос 1. Определение триггера. Классификация, назначение, таблицы переходов.
12. Вопрос 34 Определение радиационно-опасного объекта. Основные радиационные источники. Классификации аварий на РОО