Wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskiego wg. pomiaru okresu drgań wahadła matematycznego, Ćwiczenia z Fisica

Pobierz Wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskiego wg. pomiaru okresu drgań wahadła matematycznego i więcej Ćwiczenia w PDF z Fisica tylko na Docsity! -1- 1. Wstęp Wstęp powinien zawierać zwięzły opis podstaw fizycznych badanego zjawiska. Nie powinien on przekraczać kilku-kilkunastu zdań, a zawierać przede wszystkim cel wykonywanego ćwiczenia oraz podstawowe wzory opisujące badane zjawisko i wykorzystywane w obliczeniach. Nie należy przepisywać wstępów z instrukcji do ćwiczenia, ani umieszczać kilkustronicowych wypisów z wikipedii, encyklopedii i książek naukowych. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wartości przyspieszenia ziemskiego na podstawie pomiaru okresu drgań wahadła matematycznego oraz sprawdzenie zależności okresu drgań wahadła od jego długości. Wahadło matematyczne to punkt materialny zawieszony na cienkiej i nieważkiej nici i umieszczony w polu sił ciężkości (przyspieszenie ziemskie g). Jeśli wahadło matematyczne o długości l zostanie odchylone od pionu o niewielki kąt i puszczone swobodnie, to zacznie wykonywać drgania harmoniczne. Okres T tych drgań określony jest zależnością: g l T 2 . Tak więc mierząc okres drgań T oraz długość wahadła l możemy wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskiego: 2 24 T l g . 2. Układ pomiarowy Schemat pomiarowy powinien być czytelny i przejrzysty, a przede wszystkim rzeczywisty (czasami zdarza się, że układ pomiarowy, w którym wykonywano pomiary jest inny niż układ opisany w instrukcji). Jeśli układ pomiarowy zawiera przyrządy, to pod schematem układu musi się znaleźć informacja o tych przyrządach (typ, klasa dokładności, zakres pomiarowy, dokładność odczytu). Badane wahadło stanowi kulka metalowa zawieszona na cienkiej lince. Linka jest podwieszona na wysięgniku umocowanym do ściany. Układ pomiarowy składa się z czujnika optoelektronicznego OS podłączonego do cyfrowego miernika czasu MCR-21. Czujnik optoelektroniczny generuje impuls za każdym razem, gdy linka przechodzi przez szczelinę w czujniku. Miernik czasu jest urządzeniem cyfrowym o dokładności 0,01 s. Mierzy on czas między impulsem wyzwalającym pomiar, pomija następny impuls i kończy pomiar przy kolejnym impulsie. Długość wahadła wyznaczono mierząc długość linki miarką o dokładności 1 mm. Dokładność wyznaczenia długości wahadła jest jednak zdecydowanie mniejsza (konieczność oszacowania odległości mocowania linki do środka kulki, punkt zawieszenia linki) i została określona przez nas na 5 mm. Długość linki może być regulowana. Nazwisko i imię: Jan Kowalski Wydział: Chemia Temat ćwiczenia: Wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskiego na podstawie pomiaru okresu drgań wahadła matematycznego P u n k ta cj a : LABORATORIUM FIZYKI I Suma punktów: Sprawozdanie: Przygotowanie: Data: 12.12.2012 Ćwiczenie nr: 13 Zespół: 3 Prowadzący: Grupa: B 51 -2- 3. Wykonanie ćwiczenia W tej części ćwiczenia należy opisać w punktach przebieg ćwiczenia. Należy również opisać wszystkie spostrzeżenia dokonane podczas pomiarów; mogą one dotyczyć na przykład zachowania się przyrządów, niestabilności wskazań, trudności w odczycie, itp. Ćwiczenie składało się z dwóch części: I. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego: 1. Włączenie układu pomiarowego. 2. Ustawienie czujnika tak, aby po wychyleniu wahadła o pewien kąt linka wahadła przechodząc przez szczelinę czujnika powodowała jego zadziałanie oraz ponowne zadziałanie przy powrocie wahadła do pozycji wychylonej. 3. Wyzerowanie elektronicznego miernika czasu (naciśnięcie przycisku „ZERO”). 4. Naciśnięcie przycisku „READY”. Miernik jest gotowy do pomiaru czasu między dwoma kolejnymi impulsami. 5. Wychylenie wahadła i puszczenie. 6. Zapisanie wyniku wyświetlonego na wyświetlaczu miernika czasu. 7. Powtórzenie pomiaru. Wykonaliśmy dziesięć pomiarów okresu (wyniki w tabeli 1) Następnie zmierzyliśmy długość linki wahadła uwzględniając fakt, że powinno określić się długość do środka kulki (nie jest to możliwe, dlatego dokładność wyznaczenia długości jest zdecydowanie mniejsza niż dokładność miarki). II Badanie zależności okresu drgań od długości wahadła Pomiary wykonywane są w podobny sposób jak w poprzedniej części. Dla każdej długości linki wahadła wykonywany jest tylko jeden pomiar okresu. Długość linki zmieniano od 0,5 do 2,1 m co 0,2 m. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 2. 4. Wyniki i ich opracowanie W tej części ćwiczenia należy przedstawić wyniki pomiarów oraz obliczenia prowadzące do wyznaczenia szukanej wielkości. Wyniki pomiarów najlepiej przedstawić w formie tabel, w których mierzone wartości są przeliczane na wartości w jednostkach podstawowych układu SI, zawierają obliczenia wielkości od nich zależnych, itp. Wszystkie obliczane wielkości muszą mieć podane jednostki (w układzie SI). Jeśli do obliczeń wykorzystywane są programy komputerowe (Origin, Excel, Matcad,...), to do sprawozdania należy dołączyć wydruk, na przykład arkusza kalkulacyjnego, umożliwiający asystentowi sprawdzenie poprawności obliczeń, Czujnik OS Elektroniczny miernik MCR- 21 12,31 s