Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Podobne dokumenty
Ćw. 32. Wyznaczanie stałej sprężystości sprężyny

Tutaj powinny znaleźć się wyniki pomiarów (tabelki) potwierdzone przez prowadzacego zajęcia laboratoryjne i podpis dyżurujacego pracownika obsługi

Wyniki pomiarów okresu drgań dla wahadła o długości l = 1,215 m i l = 0,5 cm.

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki?

Rys. 1Stanowisko pomiarowe

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

LABORATORIUM Z FIZYKI

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

BADANIE DRGAŃ TŁUMIONYCH WAHADŁA FIZYCZNEGO

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

Graficzne opracowanie wyników pomiarów 1

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Podstawy niepewności pomiarowych Ćwiczenia

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

Opracowanie wyników pomiarowych. Ireneusz Mańkowski

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

przybliżeniema Definicja

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 9: Swobodne spadanie

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

2. OPIS ZAGADNIENIA Na podstawie literatury podręczniki akademickie, poz. [2] zapoznać się z zagadnieniem i wyprowadzeniami wzorów.

02. WYZNACZANIE WARTOŚCI PRZYSPIESZENIA W RUCHU JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONYM ORAZ PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM RÓWNI POCHYŁEJ

SPRAWDZENIE PRAWA STEFANA - BOLTZMANA

Ruch jednostajnie przyspieszony wyznaczenie przyspieszenia

LABORATORIUM Z FIZYKI

KONSPEKT ZAJĘĆ EDUKACYJNYCH

m 0 + m Temat: Badanie ruchu jednostajnie zmiennego przy pomocy maszyny Atwooda.

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

WYZNACZANIE MODUŁU SZTYWNOŚCI METODĄ DYNAMICZNĄ

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

KARTA INFORMACYJNA PRZEDMIOTU

E-doświadczenie wahadło matematyczne

T =2 I Mgd, Md 2, I = I o

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Ć W I C Z E N I E N R M-2

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

SCENARIUSZ ZAJĘĆ SZKOLNEGO KOŁA NAUKOWEGO Z PRZEDMIOTU FIZYKA PROWADZONEGO W RAMACH PROJEKTU AKADEMIA UCZNIOWSKA

Laboratorium Fizyki WTiE Politechniki Koszalińskiej. Ćw. nr 26. Wyznaczanie pojemności kondensatora metodą drgań relaksacyjnych

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI CIAŁ METODĄ WAHADŁA FIZYCZNEGO GRAWITACYJNEGO I SPRAWDZANIE TWIERDZENIA STEINERA ĆWICZENIE

Zmierzyłem i co dalej? O opracowaniu pomiarów i analizie niepewności słów kilka

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

JAK PROSTO I SKUTECZNIE WYKORZYSTAĆ ARKUSZ KALKULACYJNY DO OBLICZENIA PARAMETRÓW PROSTEJ METODĄ NAJMNIEJSZYCH KWADRATÓW

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Wyznaczanie współczynnika sztywności sprężyny. Ćwiczenie nr 3

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności statystycznych

ĆWICZENIE 13 TEORIA BŁĘDÓW POMIAROWYCH

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI 1

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

Wyznaczanie okresu drgań wahadła informacje ogólne dla nauczyciela

Zagadnienia: równanie soczewki, ogniskowa soczewki, powiększenie, geometryczna konstrukcja obrazu, działanie prostych przyrządów optycznych.

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Rachunek Błędów Zadanie Doświadczalne 1 Fizyka UW 2006/2007

Zajęcia wstępne. mgr Kamila Haule pokój C KONSULTACJE. Wtorki Czwartki

Analiza korelacyjna i regresyjna

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do rachunku błędów pomiarowych

Skrypt 23. Geometria analityczna. Opracowanie L7

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI

Uwagi na temat pisania sprawozdań na I Pracowni Fizycznej Bogdan Damski, ZOA Plan sprawozdania:

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 21

FUNKCJA LINIOWA. A) B) C) D) Wskaż, dla którego funkcja liniowa określona wzorem jest stała. A) B) C) D)

Uwaga: Nie przesuwaj ani nie pochylaj stołu, na którym wykonujesz doświadczenie.

KORELACJE I REGRESJA LINIOWA

a, F Włodzimierz Wolczyński sin wychylenie cos cos prędkość sin sin przyspieszenie sin sin siła współczynnik sprężystości energia potencjalna

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Imię i nazwisko (e mail): Rok:. (2010/2011) Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Imię i nazwisko (e mail): Rok: 2018/2019 Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Zasady pisania sprawozdań

prędkości przy przepływie przez kanał

Ćwiczenie z fizyki Doświadczalne wyznaczanie ogniskowej soczewki oraz współczynnika załamania światła

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

X Y 4,0 3,3 8,0 6,8 12,0 11,0 16,0 15,2 20,0 18,9

Ćw. 2: Analiza błędów i niepewności pomiarowych

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki II rok inż. Pomiar temperatury Instrukcja do ćwiczenia

Ćw. nr 41. Wyznaczanie ogniskowych soczewek za pomocą wzoru soczewkowego

Transkrypt:

2019/02/14 13:21 1/5 Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego 1. Cel ćwiczenia Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego (matematycznego). 2. Zagadnienia teoretyczne Ruch harmoniczny (równanie ruchu, wielkości charakteryzujące ruch harmoniczny). Teoria wahadła matematycznego. Zależność przyspieszenia ziemskiego od szerokości geograficznej i innych czynników. 3. Wprowadzenie Znając okres wahań wahadła $T$ oraz jego długość $l$ można w oparciu o wzór: $$ T^2 =4 \pi^2 \frac{l}{g} \tag{1.1} $$ wyznaczyć przyspieszenie ziemskie. Dla poprawy dokładności można wykonać wykonać wiele pomiarów dla wahadeł o różnych długościach, dla każdego z nich wyliczyć przyspieszenie ziemskie a następnie rezultaty uśrednić. Można też wykonać wykres zależności $T^2(l)$. Zależność ta powinna być proporcją $(y = ax)$ jak to wynika ze wzoru 1.1, $$ T^2 =\frac{4 \pi^2}{g} l\,$$ a więc wykres powinien być linią. Współczynnik kierunkowy prostej można wyznaczyć z wykresu a skoro jest on też równy $\frac{4 \pi^2}{g}$ to stąd można obliczyć przyspieszenie ziemskie. 3.1. Metoda pomiaru W celu uniknięcia systematycznego błędu występującego przy pomiarze długości $l$, związanego z trudnością wyznaczenia położenia punktu zaczepienia wahadła oraz położenia środka ciężkości ciężarka wahadła, można tę metodę nieco zmodyfikować przyjmując, że prawdziwa długość $l = l_m + \Delta l$, gdzie $l_m$ jest długością mierzoną, a $\Delta l$ jest stałą ale nieznaną poprawką. Po podstawieniu do równania 1.1 otrzymamy $$ T^2 =4 \pi^2 \frac{l_m + \Delta l}{g} $$ i dalej

labfizyki:cw._nr_1 http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/doku.php?id=labfizyki:cw._nr_1 $$ T^2 = \frac{4 \pi^2}{g} l_m + \frac{4 \pi^2 \Delta l}{g}\. \tag{1.2} $$ Zależność $T^2(l_m)$ powinna więc być prostą $(y = ax + b)$ aczkolwiek niekoniecznie musi przecinać punkt (0,0) wykresu. Współczynnik kierunkowy $a$ równy będzie $\displaystyle a = \frac{4 \pi^2}{g}$, po przekształceniu otrzymamy wyrażenie na przyśpieszenie ziemskie $g$ $$ g = \frac{4 \pi^2}{a}\ \tag{1.3} $$ W ćwiczeniu zmieniamy długość wahadła w przedziale od ok. 100 do 50 cm co ok. 10 cm, zapisujemy jego długość $l_m$ i mierzymy czas $t$ pełnych wahnięć $n$ wahadła, obliczamy okresy $T$ wahań i ich kwadraty $T^2$, wykonujemy wykres zależności $T^2(l_m)$, punkty pomiarowe będą układać się wzdłuż linii prostej, wyznaczamy współczynniki $a$ i $b$ równania tej prostej metodą najmniejszych kwadratów i wykreślamy ją, mając wyznaczony współczynnika $a$ i korzystając ze wzoru 1.3 wyznaczamy przyspieszenie ziemskie. 4. Opis eksperymentu 4.1. Przygotowanie stanowiska i wykonanie pomiarów 1. Przygotować wahadło o długości ok. 100 cm. 2. Zmierzyć możliwie precyzyjnie długość $l_m$ wahadła (licząc do dolnej krawędzi ciężarka). Zapisać wynik w tabeli. 3. Odchylić kulkę wahadła o kąt nie większy niż 10 i następnie puścić ją. Stoperem zmierzyć czas $t$, w którym zachodzi np. $n=20$ pełnych wahnięć. Wynik zapisać jw. 4. Skracać wahadło o ok. 5 cm i powtarzać pomiary jak w punktach 2 3. 5. Określić niepewność pomiaru długości $l_m$ wahadła. 6. Oszacować niepewność pomiaru czasu $n$ wahnięć wahadła $\delta t$ (uwzględnij niepewność stopera i niepewność wynikającą z czasu reakcji na moment rozpoczęcia i moment zakończenia pomiaru). 7. Dane zapisać w tabeli (Tab.1). 5. Opracowanie wyników 1. Wykonać obliczenia uzupełniając tabelę wg wzoru (Tab. 2). 2. Wykonać wykres zależności $T^2(l_m)$. Punktów pomiarowych nie łączyć! 3. Wyznaczyć współczynnik kierunkowy $a$ prostej $y=ax+b$ metodą najmniejszych kwadratów oraz niepewność tej wielkości $S_a$. 4. Wyznaczyć wyraz wolny $b$ w równaniu prostej metodą jw. 5. Wykreślić na zrobionym wykresie prostą na podstawie jej równania. 6. Obliczyć wartość przyspieszenia ze wzoru 1.3. $$ g = \frac{4 \pi^2}{a}\. $$ 7. Wyznaczyć niepewność pomiarową $\delta g$ ze wzoru: $$\delta g = g \frac{\delta a}{a}\. $$ za $\delta a$ przyjąć wyznaczoną wcześniej niepewność standardową $S_a$. http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/ Printed on 2019/02/14 13:21

2019/02/14 13:21 3/5 Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego 8. 9. Podać wynik końcowy we właściwej formie odpowiednio zaokrąglając wartości liczbowe. Porównać otrzymany wynik z danymi tablicowymi i skomentować to. 5.1. Zawartość sprawozdania Sprawozdanie można napisać ręcznie lub przy użyciu edytora tekstu. Ten drugi sposób wcale nie jest mniej pracochłonny! Konieczna zawartość sprawozdania: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Tabelka identyfikacyjna wg wzoru. Opis doświadczenia. Krótkie określenie celu ćwiczenia, opisu metody wraz ze schematycznym rysunkiem układu pomiarowego - nie więcej niż strona tekstu wraz z rysunkiem. Pomiary bezpośrednie i ich dokładność. W tym punkcie krótko opisujemy mierzone bezpośrednio wielkości, użyte przyrządy i określamy niepewności tych pomiarów. Tabela pomiarów i obliczonych danych do wykresu. Obliczenia parametrów prostej regresji. Wykres. Jako osobna kartka papieru milimetrowego lub strona z wydrukiem jeśli używano komputera. Rachunek niepewności. Wynik końcowy (pamiętać należy o właściwym zaokrągleniu). Komentarz. Wartości przyspieszenia ziemskiego $[\mathrm{m/s}^2]$: na biegunie - 9,83332 na poziomie morza, 45 szer. geogr. (normalne) - 9,80665 na równiku - 9,78030 Gdańsk - 9,8145 Warszawa - 9,8123 Kraków - 9,8105

labfizyki:cw._nr_1 http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/doku.php?id=labfizyki:cw._nr_1 6. Wzory tabel Tab. 1. Ćw. nr 1. Dane pomiarowe L.p. $l_m\ \mathrm{[m]} $ $t\ \mathrm{[s]}$ 1 2 3 5 6 7 8 9 10 Liczba wahnięć $n=$ Dane dodatkowe (zapisać wraz z właściwą jednostką): Dokładność pomiaru długości $l_m$ wahadła $\delta l_m = $ Dokładność pomiaru czasu $n$ drgań $\delta t = $ Dokładność pomiaru okresu drgań $\delta T = $ http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/ Printed on 2019/02/14 13:21

2019/02/14 13:21 5/5 Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego Tab. 2. Dane do regresji liniowej $l_m\ \mathrm{[m]}$ $T^2\ \mathrm{[s^2]}$ Lp. $x_i$ $y_i$ $x_iy_i$ $x_i^2$ $y_i^2$ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sumy T. Suszko (2019) From: http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/ - Laboratorium Fizyki Permanent link: http://wiki.itie.tu.koszalin.pl/labfizyki/doku.php?id=labfizyki:cw._nr_1