Порядок измерений и обработка результатов

Сборка лабораторной установки

а б Рисунок 2 1-штатив, 2-кронштейн, 3-скоба, 4-шайба, 5-оптодатчик, 6-шарик, 7-оборотный маятник.

Для проведения опыта с математическим маятником соберите установку как показано на рис. 2 а. Штатив собирается с длинной вертикальной стойкой (1), к которой крепится кронштейн (2).

на конце кронштейна (2) между двумя гайками зажимается шайба (4), к которой привязана нить с шариком (6). Высота расположения кронштейна (2) подбирается такой, чтобы центр шарика находился на одной высоте с излучателем и приемником оптодатчика (5). Оптическая ось датчика должна приблизительно совпадать с положением равновесия маятника.

1. Внесите в таблицу 1 данные о приборах измерения.
2. Внесите в таблицу 2 данные о длине подвеса математического маятника l и о приведенной длине оборотного маятника l₀, измерив расстояние от подвеса до середины шарика и расстояние между двумя призмами оборотного маятника линейкой.
3. Соберите электрическую схему эксперимента (рисунок 3). Подключите оптодатчик к плате электромагнита, а саму плату к входу концентратора, присоединив последний к USB- входу компьютера

Рисунок 3

1. После включения компьютера запустите программу «Практикум по физике» На панели устройств выберите соответствующий сценарий проведения эксперимента (Alt+C)
2. Запустите измерения для выбранного датчика (Ctrl+S) и приведите в движение математический/. Физический маятник. Для сохранения линейности колебаний необходимо, чтобы амплитуда колебаний не превышала 10 см.
3. После записи нескольких (10-15) пересечений оптической оси датчика остановите измерения (Ctrl+T)
4. Проведите обработку полученных данных, для чего:
• Выделите область из 7-8 импульсов перекрытия для ее детального просмотра с увеличенным масштабом (ALT+левая кнопка мыши)
• Измерьте период колебаний маятника по передним или задним фронтам четных (либо нечетных) импульсов перекрытий путем постановки желтого (левая кнопка мыши) и зеленого маркера (правая кнопка мыши) на соответствующие фронты импульса перекрытия.
5. Выполните измерения периода 5 раз, используя различные фронты разных импульсов. Результаты измерений запишите в таблицу 3

Математический маятник

таблица 3

l, м	T,с	∆T i ,с	∆T i^2 ,с	g, м/с^2
Tср,с

1. Для проведения измерений с оборотным маятником на конце кронштейна с помощью двух гаек закрепляется скоба (3) (рис. 2 б). Оборотный маятник (7) вставляется в прорезь скобы таким образом, чтобы плоскость его колебаний совпадала с направлением прорези. При движении маятник должен перекрывать луч света в оптодатчике (5), установленном на столе. Необходимо, чтобы оптическая ось датчика примерно совпадала с положением равновесия маятника. Высота расположения оси маятника регулируется перемещением кронштейна (2) по вертикальной стойке штатива (1).
2. определите амплитуды колебаний, при которой их еще можно считать малыми, т.е. найдите область амплитуд колебаний, где в рамках точности эксперимента период не зависит от амплитуды. Для этого установите маятник на одну из опор и аналогично случаю математического маятника проведите измерение периодов при различных амплитудах колебаний.

убедитесь, что опоры маятника установлены в сопряженных точках. Для этого переверните маятник и, перемещая кронштейн по вертикальной стойке штатива, подберите высоту расположения оси качания так, чтобы маятник пересекал оптическую ось оптодатчика. Измерьте период его малых колебаний аналогично периоду колебаний математического маятника и сопоставьте с величиной периода колебаний на другой опоре. \

Оборотный маятник

таблица 4

l0, м	T,с	∆T i ,с	∆T i^2 ,с	g, м/с^2
Tср,с

1. Положите маятник горизонтально на какой-либо острый предмет (например, ребро линейки) и найдите приблизительно положение центра масс - точку, опираясь на которую маятник будет в равновесии. Проверьте, выполняется ли условие l₁ ¹ l₂ (см. формулу (6)).
2. Определите ускорение свободного падения на основе данных, полученных для математического и физического маятников. Результаты запишите в таблицы 3 и 4.
3. Оцените погрешность в том и другом случае. Для этого вычислите среднеквадратичное отклонение и абсолютную погрешность измерения периода

DT_сл=t_a(N)S=

DT=DT_сл+DT_пр=

Относительная погрешность измерения ускорения свободного падения вычисляется по формуле:

где Dl₀=Dl –приборная погрешность линейки

Вычислите абсолютную погрешность измерения ускорения свободного падения

Подумайте в силу каких причин оборотный маятник обеспечивает существенно более высокую точность измерения g.

Дата добавления: 2014-11-18