ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
учебно-методический материал на тему

  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТа

 ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

 С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Цель: вычислить ускорение свободного падения при помощи математического маятника.

Оборудование:

1. часы с секундной стрелкой;
2. измерительная лента
3. шарик с отверстием
4. нить
5. штатив с муфтой и кольцом.

Теория:

Как известно, гравитационное поле Земли в любой точке ее поверхности характеризуется ускорением свободного падения g. Ускорение  свободного падения можно определить экспериментально с помощью математического маятника. Математическим маятником называют материальную точку массой m, подвешенную на невесомой, нерастяжимой нити и совершающей гармонические колебания в вертикальной плоскости. Период  колебаний  математического  маятника  выражается  следующей формулой:

    (1),

где   –длина подвеса, g-ускорение свободного падения, T – период малых колебаний маятника. Из формулы (1) можно вычислить ускорение свободного падения:

           (2)

Из формулы (2) видно, что для определения ускорения свободного падения необходимо знать длину подвеса и период малых колебаний маятника. Длина может быть измерена непосредственно с помощью линейки (мерной ленты).

Порядок выполнения работы

1. Установите на краю стола штатив. У верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 3–5 см от пола.

2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5–8 см и отпустите его.

3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.

4. Измерьте время Δt  40 полных колебаний (N).

5. Повторите измерения Δt  (не изменяя условий опыта) и найдите среднее значение Δt ср 

6. Вычислите среднее значение периода колебаний Тср  по среднему значению Δt ср.

7. Вычислите значение gср по формуле: 

8. Полученные результаты занесите в таблицу:

9. Сравните полученное среднее значение для g ср со значением g =9.8м/с2 и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:

εg

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Что называется математическим маятником?.
2. Что называется механическим колебанием?.
3. Чтобы помочь шоферу вытащить автомобиль, застрявший в грязи, несколько человек

     раскачивают  автомобиль, причем толчки, как правило, производятся по  команде.   Важно ли, через какие промежутки времени подавать команду?.

4.  Математический маятник за 10 с  совершил 20 полных колебаний. Найти период колебаний.
5. Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза?.

Вариант 2

1. Какие колебания называют вынужденными?.
2. Что называют резонансом?.
3. Спортсмен раскачивается при прыжках на  батуте со строго определенной частотой. От чего зависит эта частота?.