Лабораторная работа №3. Оборудование: 1) прибор для определения ускорения свободного падения с падающим цилиндром и электромагнитным вибратором; 2) блочный источник электропитания;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

Оборудование: 1) прибор для определения ускорения свободного падения с падающим цилиндром и электромагнитным вибратором; 2) блочный источник электропитания; 3) перпендикулярная муфта от лабораторного штатива; 4) линейка измерительная 30–40 см с миллиметровыми делениями; 5) вазелин; 6) кусок ткани для выти­рания цилиндра; 7) ватный тампон.

Выполнение работы

Описание установки:

Применяемый в работе прибор (рис. 15)состоит из основания в виде тренога с уравнительным винтом 1, трубчатой стойки 2 и металличе­ского цилиндра 3. В верхний конец стойки вмонтирован механизм, удерживающий цилиндр, с кнопкой 4 для его спуска. В одну из но­жек треноги ввернут стержень 5 для укрепления электромагнитного вибратора 6. Верхние концы стойки и стержня скреплены переклади­ной 7. Это облегчает настройку прибора и обеспечивает стабильность его работы.

Цилиндр, надетый на трубчатую стойку, удерживают в верх­нем положении две проволочные пружинящие скобки, выступаю­щие из прорезей стойки. При нажиме на спусковую кнопку прово­лочные пружинящие скобки убираются внутрь стойки, цилиндр ос­вобождается и свободно падает вниз. На основании стойки укреп­лена резиновая пробка 8, на которую цилиндр надевается при паде­нии, чем предупреждается отскакивание его вверх при ударе.

Электромагнитный вибратор (рис.16)состоит из катушки 1 с сердечни­ком, укрепленной на металлической скобе 2, и стальной пластинки–якоря 3 с прикрепленной к нему искусственной щетинкой. Щетинка зажимается на якоре небольшим язычком из тонкой жести, припа­янным для этой цели к концу якоря. Длина свободного конца ще­тинки должна быть 5–7 мм. Для крепления вибратора в муфте от штатива служит стержень 4.

Поднимают цилиндр на стойке до упора. С помощью муфты закрепляют вибратор на стержне так, чтобы щетинка была подведе­на непосредственно к основанию цилиндра и заходила под него на 1,52 мм.

Затем устанавливают прибор вертикально. Для этого берут один из концов линейки большим и указательным пальцами левой руки так, чтобы линейка свободно висела, и подвигают ее ребро к образующей цилиндра на расстояние 3–4 мм. Сравнивая направле-ние ребра линейки и образующей цилиндра, замечают отклонение прибора от вертикали и устраняют его с помощью уравнительного винта.

После этого на поверхность цилиндра наносят ватным тампо­ном тонкий слой вазелина. Затем подключают прибор к источнику переменного тока напряжением приблизительно 4–6 В и, нажав на спусковую кнопку, отпускают цилиндр. При этом щетинка оставляет на поверхности падающего цилиндра след в виде синусоиды. Опыт повторяют 3–4 раза, поворачивая цилиндр, чтобы из не­скольких записей колебаний выдать лучшую.

Получив запись, располагают прибор горизонтально, как показано на рисунке 17, и счита­ют количество записанных периодов.

На поверхности цилиндра нанесены три кольцевые риски на расстоянии 3, 12 и 27 см от основания. Они делят длину цилиндра на три интервала в отношении 1:3:5. Так как запись движения сво­бодно падающего цилиндра начинается с момента, когда скорость его равна нулю, то промежутки времени падения цилиндра в отме­ченных интервалах одинаковы. Следовательно, число периодов, за­писанных на каждом интервале, должно быть тоже одинаковым.

Подсчет числа периодов на первом интервале затруднителен. Поэтому для определения времени падения цилиндра с высоты 27 см поступают так: подсчитывают число волн во втором и третьем интервалах, делят его на два, полученное число умножают на три и на период T колебания якоря вибратора, т.е.

.

Вибратор работает от переменного тока частотой 50 Гц. Якорь вибратора отзывается на каждый импульс тока, поэтому его период Т= 0,01 сек.

Зная высоту h и время t падения цилиндра, определяют уско­рение свободного падения по формуле:

.

№ п/п	Число волн в двух интервалах	Время падения t, с	Ускорение свободного падения g, м/с^2

Результаты опыта заносят в таблицу и находят среднее значе­ние ускорения свободного падения.

Анализ погрешностей в данной работе не производят.

Дата добавления: 2014-11-07