Лабораторна робота № 2. Визначення прискорення вільного падіння тіла

 Мета роботи: опанувати метод визначення прискорення вільного падіння тіл за допомогою математичного маятника та визначити чисельне значення прискорення вільного падіння тіл.

Обладнання: математичний маятник зі змінною довжиною нитки, масштабна лінійка або мірна стрічка, годинник, штатив.

Правила техніки безпеки:

1. Приступати до виконання роботи можна тільки з дозволу вчителя.

2. Обережно поводьтеся з приладами і тілами, не допускайте падіння секундоміра і кульки.

3. Розташовуйте експериментальну установку на відстані не менше 10 см від краю стола.

4. Після закінчення роботи наведіть порядок на робочому місті.

Теоретичні відомості

Прискоренням вільного падіння називають прискорення, з яким тіло рухається до Землі, коли на нього діє тільки сила земного тяжіння.

Існують різні методи експериментального визначення прискорення вільного падіння тіл g. Одним із таких є метод, в якому використовують вимірювання характеристик коливань математичного маятника.

Математичним маятником називають матеріальну точку, що коливається на тонкій, нерозтяжній, невагомій нитці.

Періодом коливань маятника називають час T, за який відбувається одне повне коливання.

Період коливань маятника Т при невеликих відхиленнях маятника обчислюють за формулою:

 Таким чином, щоб знайти чисельне значення прискорення вільного падіння тіл g під час експеременту потрібно виміряти довжину нитки l і період коливань Т, та користуючись формулою (2), провести обчислення.

Порядок виконання роботи

1.              Візьміть міцну нитку та прив’яжіть один з її кінців до кульки, а інший – закріпіть до штатива так, щоб закріплена кулька не торкалася поверхні, на якій знаходиться штатив.

2.              За допомогою лінійки або мірної стрічки виміряйте довжину нитки маятника l та виміряне значення запишіть у таблицю.

№ досліду	Довжина нитки l, м	Кількість коливань N	Тривалість коливань t, c	Період коливань Т, с	Прискорення вільного падіння g, м/с2	Середнє значення g, м/с2
1.		10
2.		20
3.		30

3.              Відхиліть маятник на невеликий кут (5°–10°) та відпустіть. Виміряйте час 10 повних коливань та отримане значення часу запишіть у таблицю.

4.              Обчисліть період коливань маятника Т за формулою: Т = t/10 та результат обчислень запишіть до таблиці.

5.              За формулою  обчисліть значення прискорення вільного падіння тіл g, та результат обчислень запишіть до таблиці.

1.  Повторіть дії, які описані у пунктах 3, 4 та 5 для 20 та 30 коливань маятника.

2.  Обчисліть середнє значення прискорення вільного падіння тіл g_с за формулою:

Результат обчислення запишіть у таблицю.

3.    Розрахуйте абсолютну похибку кожного вимірювання за формулою:

∆g₁=|g_c-g₁|=_____ ;            ∆g₂=|g_c-g₂|=_____;            ∆g₃=|g_c-g₃|=_____

4.    Обчисліть середнє значення абсолютної похибки за формулою:

5.    Обчисліть відносну похибку вимірювання за формулою:

6.     Запишіть кінцеве значення прискорення вільного падіння тіл у вигляді:

g = g_с ± ∆g_с=              .

Висновок.

У висновку вкажіть:

а) які фізичні величини визначали у даній лабораторній роботі;

б) яке значення шуканих величин Ви отримали у досліді;

в) в яких одиницях вимірювання визначаються шукані величини;

г) поясніть причини похибок і неточностей під час проведених вимірювань.

Додаткове експериментальне завдання.

Запропонуйте спосіб визначення висоти людини за допомогою секундоміра та математичного маятника.