6. Wyznaczanie przyśpieszenia ziemskiego

przy pomocy wahadła rewersyjnego

Cel:

 Analiza ruchu obrotowego bryły sztywnej na przykładzie wahadła rewersyjnego.
 Wyznaczenie wartości przyspieszenia ziemskiego.

Pytania i zagadnienia kontrolne:



Prawo powszechnego ciążenia. Przyspieszenie ziemskie oraz ciężar ciała.



Budowa wahadła rewersyjnego. Co to jest długość zredukowana wahadła?



Równanie ruchu wahadła fizycznego.



Od czego zależy okres drgań wahadła fizycznego?



Moment bezwładności bryły sztywnej.



Twierdzenie Steinera.

Opis ćwiczenia:

Wahadło rewersyjne składa się z metalowego pręta, na którym

w odległości L osadzone są dwa pryzmaty

1

O

i

2

O , zwrócone

ostrzami do siebie. Pryzmaty te wyznaczają stałe osie obrotu.
Położenie środka masy wahadła można zmieniać przesuwając
masywne soczewki

1

S i

2

S . Przy odpowiednio dobranym położeniu

obu soczewek, okresy drgań wahadła na obu pryzmatach są
jednakowe. Oznacza to, że odległość L między nimi jest tzw.
długością zredukowaną wahadła, a jego okres drgań wyraża się
wzorem:

g

L

T

π

2



.

(6.1)

Wykonanie ćwiczenia rozpoczynamy od ustawienia, zgodnie z instrukcją, położeń

pryzmatów

1

O i

2

O oraz soczewki

2

S . Zawieszamy wahadło na ostrzu

1

O . Zmieniając

położenie soczewki

1

S , dokonujemy pomiaru zależności czasu

1

t dziesięciu pełnych wahnięć

wahadła w funkcji odległości

s między soczewkami. Następnie zawieszamy wahadło na

ostrzu

2

O . Ponownie zmieniając położenie soczewki

1

S , dokonujemy pomiaru zależności

czasu

2

t dziesięciu pełnych wahnięć wahadła w funkcji odległości

s

między soczewkami. Na

podstawie czasów

1

t i

2

t obliczamy okresy drgań wahadła. Na jednym wykresie sporządzamy

zależności okresów

1

T

i

2

T drgań wahadła od odległości od s pomiędzy soczewkami.

Wykreślone krzywe przetną się w dwóch punktach, których odcięte wynoszą

1

s i

2

s , a rzędna

L

T .

2

S

1

S

2

O

1

O

Rys. 6.1 Schemat wahadła
rewersyjnego

Rys. 6.2 Zależność okresu

T

drgań wahadła rewersyjnego

od odległości s pomiędzy soczewkami

Przekształcając równanie (6.1) obliczamy przyśpieszenie ziemskie:

2

2

π

4

L

T

L

g



.

(6.2)

Literatura:

1. Daca T., Łukasiewicz M., Włodarski Z., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Skrypt dla

studentów I i II roku studiów stacjonarnych i zaocznych, WSM, Szczecin (dostępne
wydania).

2. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Cz. 1, praca zbiorowa pod red. J. Kirkiewicza, WSM,

Szczecin, 2001.

3. Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa (dostępne wydania).
4. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, praca zbiorowa pod red. T. Rewaja,

PWN, Warszawa (dostępne wydania).

5. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, praca zbiorowa pod red. T. Rewaja, Wydawnictwo

Politechniki Szczecińskiej, Szczecin (dostępne wydania).

6. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.1, PWN, Warszawa (dostępne

wydania).

7. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.2, PWN, Warszawa (dostępne

wydania).

8. Bobrowski C., Fizyka: krótki kurs, WNT, Warszawa (dostępne wydania).
9. Orear J., Fizyka T.1, WNT, Warszawa (dostępne wydania).

1

T

2

T

T

s

1

s

2

s

L

T