I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA RÓŻNICOWEGO

Transkrypt

1 I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ Istrukcja do ćwiczeia r WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA RÓŻNICOWEGO Istrukcję wykoał Mariusz Piwiński I. Cel ćwiczeia. pozaie ruchu harmoiczeo oraz jeo praw, wyzaczeie przyspieszeia ziemskieo za pomocą wahadła różicoweo, sprawdzeie praw izochroizmu. II. Zaadieia do przyotowaia. W opisie: ruch harmoiczy, wahadło matematycze, wahadło fizycze. III. Przyrządy pomiarowe. wahadło różicowe, stoper, miara. jarzmo ić wahadła bębe metalowa kula przymiary z podziałkami Stroa z 5

2 Wahadło różicowe. Aparatura do pomiaru przyspieszeia ziemskieo składa się z wahadła, któreo dłuość moża reulować obracając bębem, a której awiięta jest ić wahadła. W dolej części umocowae zostały przymiary z podziałkami, za pomocą których moża odczytać zmiaę dłuości wahadła oraz amplitudę drań wahadła. IV. Przebie ćwiczeia. Pomiar polea a wyzaczeiu okresów drań dla wahadeł o zaej różicy dłuości.. Ustawić dłuość wahadła L 40 cm. Przyjąć, że przymiar pioowy wskazuje bezwzlędą dłuość wahadła (mierzoą od jarzma.. Ustawić przymiar poziomy w taki sposób, aby umożliwiał o odczyt amplitudy drań wahadła. 3. Przyjmując, że dłuość wahadła wyosi 40 cm, obliczyć amplitudę drań dla kąta odchyleia 5. Ζapisać obliczoą wartość. 4. Odchylić wahadło o kąt 5 i zmierzyć czas 0 pełych wahięć (t i a jeo podstawie obliczyć okres wahadła T ( T Pomiar powtórzyć 5 razy. 6. Wyiki zebrać w poiższej tabeli. t Tabela. Okres drań wahadła o dłuości L odchyloeo o kąt 5 Amplituda wahań [cm] T 7. Poprzez obrót bęba i przesuiecie metalowej kulki, wydłużyć wahadło o ΔL rówe 8 do 0 cm (dłuość wahadła wyosi L L + ΔL. 8. Nie zmieiać położeia przymiaru poziomeo. 9. Aby dłuższe wahadło wychylić o te sam kąt ( 5 co wahadło o dłuości L, ależy tak dobrać amplitudę wychyleia, aby miejsce przecięcia ici wahadła i przymiaru poziomeo, odpowiadało wartości amplitudy drań wahadła o dłuości L. 0. W sposób aaloiczy wykoać pomiary dla dłuższeo wahadła (L.. Amplitudę drań wahadła zmierzyć za pomocą miary.. Wyiki zebrać w tabeli. Tabela. Okres drań wahadła o dłuości L L + Kodchyloeo o kąt 5 Amplituda wahań [cm] Stroa z 5

3 3. Zwiększyć dłuość wahadła o astępe do 4 cm (dłuość L 3. Wykoać pomiary i zapisać wyiki jak dla wahadła L (Tabela Zwiększyć dłuość wahadła o astępe 7 do cm (dłuość L 4. Wykoać pomiary i zapisać wyiki jak dla wahadła L (Tabela Zwiększyć dłuość wahadła o astępe 3 do 7 cm (dłuość L 5. Wykoać pomiary i zapisać wyiki jak dla wahadła L (Tabela 5. Uwaa, tabele 3, 4 i 5 wylądają aaloiczie jak Tabela Dla wahadła o dłuości L 5 powtórzyć pomiary, zmiejszając amplitudę drań o 0 cm. Oszacować kąt wychyleia wahadła. T Tabela 6. Tabela pomiarów dla wahadła o dłuości L 5 o amplitudzie miejszej o 0 cm Amplituda wahań [cm] Kąt wychyleia wahadła T V. Opracowaie wyików.. Na podstawie otrzymaych wyików obliczyć średie okresy drań wahadła dla wszystkich jeo dłuości. Wyiki zebrać w tabeli. Tabela 7. Zestawieie okresów wahań wahadła L i [cm] L L L 3 L 4 L 5 T. Ze wzoru ΔL 4π Δ( T obliczyć przyspieszeie ziemskie. Wyiki zebrać w tabeli. Tabela 8. Różica dłuości Różica kwadratów okresów wahadeł ΔL [cm] Δ T [s ] ( L L T T L L 3 T T 3 L L 4 T T 4 L L 5 T T 5 L L 3 T T 3 L L 4 T T 4 L L 5 T T 5 L 3 L 4 T 3 T 4 L 3 L 5 T 3 T 5 L 4 L 5 T 4 T 5 m s ( Stroa 3 z 5

4 3. Wzór ( moża przekształcić do postaci 4π ( T ΔL AΔL Δ ( 4π dzie A (3. 4. Otrzymae wyiki zaprezetować w postaci wykresu (a papierze milimetrowym Δ T f ( ΔL. Z wykresu odczytać A i obliczyć. ( VI. Ocea wyików pomiarów.. Oszacować błąd maksymaly korzystając ze wzoru (.. Porówać zmierzoą wartość z wartością dla Toruia, która wyosi 9,83 m/s. Wyjaśić ewetuale rozbieżości. 3. Porówać ze sobą średie okresy drań wahadła o dłuości: L 5, zmierzoe dla kąta 5 oraz dla amplitudy zmiejszoej o 0 cm. Wyjaśić różicę między zmierzoymi wielkościami. Obowiązuje studetów Wydziału Fizyki, Astroomii i Iformatyki Stosowaej. Do wykreśloych puktów dopasować metodą ajmiejszych kwadratów prostą daą rówaiem ( i wyzaczyć współczyik: dzie ozacza liczbę pomiarów. Odchyleie stadardowe wyosi: ( ΔL ( T Δ i ΔLi Aˆ, (4 ( ΔLi j ΔLi S ( Δ( T j Aˆ ΔL j Aˆ (5 i. Korzystając ze wzoru (3 obliczyć: Aˆ. (6 4π Obliczyć iepewość: u( S A ˆ. (7 4 π 3. W sprawozdaiu podać wyprowadzeie wzorów (4, (5 i (7. Stroa 4 z 5

5 VII. Literatura. A.Bielski, R.Ciuryło, Podstawy metod opracowaia pomiarów, UMK, Toruń 00, r. 8 A.H.Piekara, Mechaika oóla, PWN, Warszawa, 975, s.04, A.W.Wróblewski, J.A.Zakrzewski, Wstęp do fizyki, Tom, PWN, Warszawa, 984, s.48, C.Kittel, W.D.Kiht, M.A.Ruderma, Mechaika, PWN, Warszawa, 973, s.6, H.Szydłowski, Pracowia fizycza, PWN, Warszawa, 989, s.306, R.Resick, D.Halliday, Fizyka, Tom, PWN, Warszawa, 983, s.358, T.Dryński, Ćwiczeia laboratoryje z fizyki, PWN, Warszawa, 977, s.90, Stroa 5 z 5