Pomiary przyspieszenia ziemskiego.

Podobne dokumenty
4. Jeżeli obiekt waży 1 kg i porusza się z prędkością 1 m/s, to jaka jest jego energia kinetyczna? A. ½ B. 1 C. 2 D. 2

Doświadczenie. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego. I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Proszę z rysunkami i wytłumaczeniem. Najlepiej w załączniku.

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 13 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ. CZĘŚĆ 3

Pierwsze kolokwium z Mechaniki i Przyległości dla nanostudentów (wykład prof. J. Majewskiego)

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

Prawa ruchu: dynamika

Ćwiczenie: "Dynamika"

Doświadczalne badanie drugiej zasady dynamiki Newtona

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

14P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do grawitacji)

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

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

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

LABORATORIUM Z FIZYKI

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

Dynamika: układy nieinercjalne

Zadanie 2. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeśli zdanie jest fałszywe.

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

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

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

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

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

I. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO

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

Na wykresie przedstawiono zależność drogi od czasu trwania ruchu dla ciał A i B.

ciecz m 1 m 2 LVII OLIMPIADA FIZYCZNA (2007/2008) ZAWODY II STOPNIA

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 09 PĘD Rozwiązanie zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania

14 POLE GRAWITACYJNE. Włodzimierz Wolczyński. Wzór Newtona. G- stała grawitacji 6, Natężenie pola grawitacyjnego.

PRACA Pracą mechaniczną nazywamy iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie ze zwrotem działającej siły.

M2. WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI WAHADŁA OBERBECKA

PF11- Dynamika bryły sztywnej.

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Kinematyka: opis ruchu

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

Kołowrót -11pkt. 1. Zadanie 22. Wahadło balistyczne (10 pkt)

Ruch jednostajny prostoliniowy

Grawitacja okiem biol chemów i Linuxów.

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

I zasada dynamiki Newtona

Zestaw zadań na I etap konkursu fizycznego. Zad. 1 Kamień spadał swobodnie z wysokości h=20m. Średnia prędkość kamienia wynosiła :

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

Ćwiczenie: "Symulacja zderzeń sprężystych i niesprężystych"

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

VII.1 Pojęcia podstawowe.

ĆWICZENIE 2. POMIAR NATĘŻENIA POLA GRAWITACYJNEGO W SIEDLCACH PRZY POMOCY MODELU WAHADŁA MATEMATYCZNEGO. Wprowadzenie

Zadanie 18. Współczynnik sprężystości (4 pkt) Masz do dyspozycji statyw, sprężynę, linijkę oraz ciężarek o znanej masie z uchwytem.

3.3. Energia mechaniczna. Rodzaje energii mechanicznej

SCENARIUSZ LEKCJI. Jedno z doświadczeń obowiązkowych ujętych w podstawie programowej fizyki - Badanie ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego.

14R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (od początku do grawitacji)

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 5

Materiały pomocnicze 6 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2015/2016 ETAP OKRĘGOWY

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

Zasada zachowania energii

Drgania. O. Harmoniczny

Wykład 10. Ruch w układach nieinercjalnych

Zadanie na egzamin 2011

Grawitacja - powtórka

Prawa ruchu: dynamika

Zasada zachowania energii

Ruch drgający i falowy

m We wszystkich zadaniach przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g = 10 2 Wskaż właściwe połączenie nazwy zjawiska fizycznego z jego opisem.

Test powtórzeniowy nr 1

Test powtórzeniowy nr 1

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Pole grawitacyjne*

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 8

Drgania - zadanka. (b) wyznacz maksymalne położenie, prędkość i przyspieszenie ciała,

Skoki na linie czyli jak TI pomaga w badaniu ruchu

SIŁA JAKO PRZYCZYNA ZMIAN RUCHU MODUŁ I: WSTĘP TEORETYCZNY

A) 14 km i 14 km. B) 2 km i 14 km. C) 14 km i 2 km. D) 1 km i 3 km.

14-TYP-2015 POWTÓRKA PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII ROZSZERZONY

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

14R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY. Obejmuje u mnie działy od początku do POLE GRAWITACYJNE

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

Konkurs fizyczny szkoła podstawowa. 2018/2019. Etap rejonowy

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

12 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ I. a=εr. 2 t. Włodzimierz Wolczyński. Przyspieszenie kątowe. ε przyspieszenie kątowe [ ω prędkość kątowa

Materiały pomocnicze 5 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Czytanie wykresów to ważna umiejętność, jeden wykres zawiera więcej informacji, niż strona tekstu. Dlatego musisz umieć to robić.

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

We wszystkich zadaniach przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g = 10 2

Miarą oddziaływania jest siła. (tzn. że siła informuje nas, czy oddziaływanie jest duże czy małe i w którą stronę się odbywa).

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

XLIII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY

Oddziaływania te mogą być różne i dlatego można podzieli je np. na:

m Jeżeli do końca naciągniętej (ściśniętej) sprężyny przymocujemy ciało o masie m., to będzie na nie działała siła (III zasada dynamiki):

ZADANIA PRACA, MOC, ENREGIA

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

Fizyka. Kurs przygotowawczy. na studia inżynierskie. mgr Kamila Haule

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Praca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne.

Transkrypt:

Pomiary przyspieszenia ziemskieo. (), jest to przyspieszenie, z jakim w próżni, w okolicy powierzcni Ziemi, poruszają się wszystkie ciała (spadają, obieają Ziemię po orbicie itp.). Jako standardowe przyspieszenie ziemskie jest przyjęta wartość: = 9,80665 m/s 2 jest w bardzo dobrym przybliżeniu równe przyspieszeniu rawitacyjnemu wywołanemu siłą ciążenia na sferycznie symetrycznej Ziemi: γ = GM/R 2 (M masa Ziemi, R promień Ziemi, G stała rawitacyjna) i skierowana jest do środka Ziemi. Dobowy ruc obrotowy Ziemi powoduje jednak, że układ odniesienia związany z Ziemią nie jest, ściśle mówiąc, układem inercjalnym. Dlateo spadające ciała poruszają się rucem przyspieszonym, w którym prócz przyspieszenia rawitacyjneo pojawiają się niewielkie składniki przyspieszenia wynikające z nieinercjalności ziemskieo układu odniesienia (przyspieszenie odśrodkowe, przyspieszenie Coriolisa). Większe z nic, przyspieszenie odśrodkowe, ma kierunek prostopadły do osi ziemskiej i wpływa nieco zarówno na wartość przyspieszenia ziemskieo, jak i na jeo kierunek. Przyspieszenie odśrodkowe wynosi: a 0 = ω 2 ρ =ω 2 Rcosϕ dzie: ω = (2π/24) -1 prędkość kątowa Ziemi, ϕ - szerokość eoraficzna punktu na Ziemi, ρ - odlełość punktu od osi obrotu. Po uwzlędnieniu wkładu pocodząceo od teo przyspieszenia otrzymuje się związek: 2 = γ 2 + a 0 2 2γa 0 cos γ 2 (1 2ω 2 Rcos 2 ϕ/γ) γ 2. Wypadkowy kierunek przyspieszenia ziemskieo nie jest radialny. Powierzcnia cieczy spoczywającej na Ziemi jest prostopadła do teo właśnie kierunku. Dlateo Ziemia zastyając przybierała kształt odbieający nieco od sferyczneo (kształt ten zacowuje obecnie tylko przy powierzcni oceanów). Na równiku, dzie udział przyspieszenia odśrodkoweo jest największy, stanowi ono zaledwie ok. 0,3% przyspieszenia rawitacyjneo, co zwykle może być pominięte. Można też zazwyczaj pominąć zmiany (o podobnej wartości) sameo przyspieszenia rawitacyjneo na Ziemi spowodowane niesferycznością jej kształtu. Ziemskie przyspieszenie Coriolisa proporcjonalne do prędkości ciała staje się porównywalne z przyspieszeniem odśrodkowym dopiero przy prędkościac rzędu 1000 km/.

1. Pomiar przyspieszenia ziemskieo na podstawie swobodneo spadku kulki z pewnej wysokości przy użyciu stopera. a) opis doświadczenia: trzy kulki wykonane z tworzywa sztuczneo, metalu i drewna o takic samyc rozmiarac puszczano swobodnie z pewnej wysokości i mierzono czas spadania stoperem; następnie ze wzoru na droę w rucu jednostajnie przyspieszonym bez prędkości początkowej wyznaczono wartość przyspieszenia: s = a t 2 /2 s = a = = 2s/t 2 b) wyniki i wnioski: - wysokość, z której spadały kulki - 2,70 m - czas spadania dla wszystkic kulek był jednakowy i wynosił: 0,9s - przyspieszenie ziemskie: = 5,40 m/0,81 s 2 6,67 m/s 2 - siła oporu powietrz jest tu znikoma mała i taka sama dla wszystkic ciał; wartość przyspieszenia w tym doświadczeniu obarczona jest dużym błędem ze wzlędu na pomiar czasu (m.in. brak syncronizacji jedna osoba rzucała kulki, a drua mierzyła czas). 2. Pomiar przyspieszenia ziemskieo z wykorzystaniem spadkownicy. a) opis doświadczenia: do pomiaru użyto spadkownicy, w której znajdowało się 6 jednakowyc metalowyc kulek umieszczonyc na wysokości 102 cm = 1,02 m nad ziemią, b) wyniki i wnioski: - czas spadania: 2,95s, 2,90s, 3,00s, 3,00s, 2,95s; - czas średni: 14,98/5 = 2,96s; - czas spadku dla jednej kulki: 2,96s/6 = 0,49s; - przyspieszenie ziemskie: = 2s/t 2 = 2 *1,02m/(0,49s 2 ) = 8,50m/s 2 - wartość wyznaczoneo przyspieszenia jest tu obarczona mniejszym błędem, bo spadek dotyczył 6 kulek (większa ilość pomiarów), dla któryc wyliczono średni czas, a ponadto osoba obsłuująca spadkownicę mierzyła też czas stoperem. 3. Pomiar przyspieszenia ziemskieo z wykorzystaniem rzutu pionoweo w órę. W doświadczeniu użyto pistolet sprężynowy, z któreo wystrzelono kulki: metalową i plastikową. Podczas teo zaobserwowano następujące przemiany enerii: eneria sprężystości dostarczona kulce w momencie wystrzału zamieniła się na enerię kinetyczną; ta z kolei później zamieniła się na enerię potencjalną i podczas spadku w dół znów na enerię kinetyczną. Kulka lżejsza ma mniejszą masę i mniejszy pęd. Dlateo pomiar przyspieszenia ziemskieo jest lepiej zauważalny(ruc wolniejszy). 2

4. Pomiar przyspieszenia ziemskieo przy pomocy waadła matematyczneo. a) opis doświadczenia: waadło matematyczne jest to punkt materialny o masie m zawieszony na nierozciąliwej i nieważkiej nici o dłuości l ; odcylając nić o pewien kąt od położenia podstawoweo, a potem puszczając swobodnie obserwujemy ruc waadłowy, który dla małyc wycyleń można przyjąć za armoniczny dzie okres drań wyznaczamy ze wzoru: T = 2π l/ z teo wzoru po przekształceniu obliczamy przyspieszenie ziemskie: = 4π 2 l/t 2 a) wyniki: - dłuość waadła 35cm = 0,35m, czas 10 waań 12s, okres T = 1,2s, - przyspieszenie ziemskie = 9,58m/s 2 5. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskieo przy pomocy komputerowej tecniki pomiaru czasu spadania kulki z małej wysokości. a) opis doświadczenia: skorzystano tu z zestawu: spadkownica z kulką, połączoneo z komputerem, w którym odpowiedni proram dokonywał pomiarów i obliczeń, b) wyniki: Wysokość Czas t 1 Czas t 2 0,450 0,301739 0,301622 0,301856 9,885061 0,430 0,295545 0,295532 0,295558 9,845805 0,410 0,287894 0,287879 0,287908 9,893470 0,390 0,280816 0,280722 0,280909 9,891244 0,370 0,274485 0,275171 0,273799 9,821877 0,350 0,273945 0,273968 0,273922 9,327364 0,330 0,259256 0,258733 0,259779 9,819431 0,310 0,256901 0,250946 0,250856 9,848881 0,290 0,242732 0,242584 0,242881 9,844053 0,270 0,233994 0,234058 0,233809 9,867498 średnie wynosi: = 9,8044684m/s 2 3

6. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskieo przy pomocy spadającej drabinki (proram komputerowy). a) opis doświadczenia: w metodzie tej wykorzystano dwie drabinki o różnej szerokości szczelin i przesłon; drabinkę puszczano z małej wysokości, a komputer dokonywał pomiaru czasu przemieszczania się przesłon i szczelin; b) wyniki: - ilość przesłon 8, - szerokość szczeliny 22mm - szerokość przesłony 17mm Wysokość 0,018 0,015975 0,023 0,019060 4,564297 0,041 0,031174 7,993298 0,064 0,046515 7,973746 0,082 0,056404 9,036794 0,105 0,069544 8,958826 0,123 0,078493 9,320789 0,146 0,090177 9,274956 0,164 0,098292 9,481957 0,187 0,108880 9,462602 0,205 0,116061 9,687539 0,228 0,125857 9,656766 0,246 0,132780 9,760050 0,269 0,141896 9,742056 0,287 0,148380 9,825833 Przyspieszenie ziemski średnie = 8,910±1,386m/s 2 błąd: 9,20% - ilość przesłon 8, - szerokość szczeliny 20mm, - szerokość przesłony 20mm; 4

Wysokość 6. Zestawienie wyników i wnioski. 0,020 0,023012 0,020 0,019468 7,448923 0,040 0,035365 8,974425 0,060 0,049949 9,103863 0,080 0,062825 9,419403 0,100 0,075285 9,342586 0,120 0,086412 9,496715 0,140 0,097370 9,446359 0,160 0,107049 9,619038 0,180 0,116949 9,574391 0,200 0,125978 9,644500 0,220 0,135118 9,600894 0,240 0,143467 9,655834 0,260 0,151959 9,623035 0,280 0,159662 9,684935 : 9,331±0,582m/s 2 Błąd:4,91% Metoda pomiaru Błąd pomiaru % Swobodny spadek z pomiarem czasu stoperem 6,670 32 Swobodny spadek ze spadkownicy 8,50 13 Waadło matematyczne 9,58 2 Komputer spadek swobodny 9,804 0,06 Komputer drabinka I 8,910 9,20 Komputer drabinka II 9,331 4,91 Wyznaczone wartości przyspieszenia ziemskieo w wykonanyc doświadczeniac są w zasadzie bliskie przyjętej wartości 9,80665m/s 2.Najbardziej dokładny pomiar uzyskano przy pomocy tecniki komputerowej (błąd ok. 0,06%), a najmniej dokładny - spadek swobodny, dzie czas mierzono stoperem (32%). Świadczy to o niedoskonałości pomiaru ze wzlędu na nieprecyzyjny pomiar czas. Opracowała: Lidia Stejter H 5