101A, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka - Laboratoria, Fizyka, Fizyka Laborki (od Czecha)


Nr

ŷicz.

101

Data:

23.03

1994

Marcin BBůDųki

WydziaBč

Elektryczny

Semestr

IV

Grupa T3

nr lab. 3

prowadz

Nr ćwicz.

101

Data:

23.03

1994

Marcin Błoński

Wydział

Elektryczny

Semestr

IV

Grupa T3

nr lab. 3

prowadzący mgr Marek Wróblewski

Przygotowanie:

Wykonanie:

Ocena ostat. :

Temat : Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego .

Wahadła fizyczne i matematyczne wykonują ruch drgający pod wpływem siły ciężkości . Jeżeli amplituda jest stosunkowo niewielka to ruch jest harmoniczny .Wahadłem fizycznym nazywamy ciało sztywne mogące wahać się wokół własnej osi.

Z drugiej zasady dynamiki dla powyższego rysunku otrzymujemy :

gdzie I - moment bezwładności ciała ,

j - kąt wychylenia od położenia równowagi ,

L - odległość od punktu zawieszenia A do środka ciężkości C .

W ruch harmonicznym przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do wychylenia . Porównując to stwierdzenie ze wzorem (*) można zauważyć , że ruch wahadła fizycznego jest harmoniczny jedynie dla małych wychyleń (wtedy bowiem sinj=j ).

Przy założeniu małych wychyleń można zapisać :

OSADŹ Equation

.

Z porównania powyższego równania z ogólnym równaniem ruchu harmonicznego :

OSADŹ Equation

,

( w jest prędkością kątową ) ,

otrzymujemy :

OSADŹ Equation

, D - moment kierujący ( D=mgL ) .

Wahadło matematyczne różni się tym od fizycznego , że cała masa układu jest skupiona w jednym punkcie ( który jest oczywiście środkiem ciężkości ). Połączenie pomiędzy środkiem ciężkości a punktem zawieszenia interpretuje się jako nieważką nić o długości l. Okres drgań takiego wahadła wyraża się wzorem :

OSADŹ Equation

(**).

Mając dane dwa wahadła fizyczne i matematyczne można dobrać tak długość wahadła matematycznego by miało ono okres równy wahadłu fizycznemu . Tę długość nazywamy długością zredukowaną wahadła

fizycznego . Wyraża się ona wzorem :

`

OSADŹ Equation

.

Teraz można wyznaczyć okres wahadła fizycznego ze wzoru (**) .

By wyznaczyć długość zredukowaną korzysta się z następującej własności : wahadło zawieszone w punkcie A , a następnie w B ( patrz rysunek powyżej ) posiada taki sam okres , jeżeli odległość pomiędzy tymi punktami jest długością zredukowaną .W ćwiczeniu do określenia tego okresu stosuje się wahadło rewersyjne.

Przebieg ćwiczenia .

1. Wprowadzić w szczelinę czujnika fotoelektrycznego kulkę wahadła matematycznego . Uregulować jego długość tak , aby kreska na kulce była na jednym poziomie z kreską zaznaczoną na czujniku . Odczytać długość wahadła .

2. Wychylając wahadło o niewielki kąt zmierzyć czas 10 wahnięć .Obliczyć okres T wahadła matematycznego .

3. Pomiary powtórzyć co najmniej dla trzech różnych długości wahadła .

4. Znając okres T i długość wahadła matematycznego obliczyć przyspieszenie ziemskie .

5. Umocować ostrza A i B w odległości wzajemnej lr=0.8-1.1 m .Soczewkę 2 umocować w pobliżu końca wahadła .

6. Umocować soczewkę 1 w pobliżu ostrza B .

7. Zmierzyć czas około 10 wahnięć wahadła zawieszonego najpierw na ostrzu A , a następnie na ostrzu B. Obliczyć odpowiednie okresy TA i TB .

8. Zmieniając położenie soczewki 1 co 5 - 10 cm w całym zakresie między ostrzami 1 i 2 powtarzać pomiar okresów TA i TB .

9. Wykonać wykresy okresów TA i TB w funkcji położenia soczewki 1 . Punkt przecięcia się krzywych TA i TB wyznacza okres T .

Wahadło matematyczne .

Z równania (**) otrzymujemy wzór na przyspieszenie ziemskie :

OSADŹ Equation

Błąd :

OSADŹ Equation

Dla poszczególnych danych z tabeli 1 ( po uśrednieniu okresu ) przyspieszenia i ich błędy :

g1 = 9.814628 ms-2 ,

SYMBOL 68 \f "Symbol"

SYMBOL 177 \f "Symbol"

0.003031 ms-2 ,

g2 = 9.784444 ms-2 ,

SYMBOL 68 \f "Symbol"

SYMBOL 177 \f "Symbol"

0.003044 ms-2 ,

g3 = 9.835221 ms-2 ,

SYMBOL 68 \f "Symbol"

SYMBOL 177 \f "Symbol"

0.002246 ms-2 .

Średnia pomiaru :

OSADŹ Equation

Odchylenie standardowe średniej :

OSADŹ Equation

Przyspieszenie wynosi :

g = 9.81

SYMBOL 177 \f "Symbol"

0.02 ms-2 .

Wahadło rewersyjne .

Ponieważ wykresy dla obu zawieszeń nie przecięły się konieczne jest zastosowanie ekstrapolacji . Na wykresie 1 przedstawione są wyniki pomiarów dla obu zawieszeń ( bez uwzględnienia błędów ) , po odrzuceniu pomiaru w odległości 0.075 m , który wyraźnie odbiega

od reszty ( dla okresu TA) ze względu na kształt wykresu , prowadzimy prostą przechodzącą przez dwa ostatnie punkty pomiarowe ( odległości 0.08 m i 0.11 m ) . Obie proste przetną się

w punkcie odpowiadającym odległości ok. l=0.018 m i okresowi T=2.0437 s . Sytuację taką przedstawia wykres 2 .

Przyjmujemy :

T = 2.044 s

l = 0.02 m ( z uwagi na dokładność przyrządów ) .

Przyspieszenie będzie równe :

OSADŹ Equation

Błąd pomiaru przyspieszenia wyraża się analogicznym wzorem jak dla wahadła matematycznego i wynosi :

SYMBOL 68 \f "Symbol"

SYMBOL 177 \f "Symbol"

0.0946 ms-2 .

Wynik pomiaru :

g = 10

SYMBOL 177 \f "Symbol"

1 ms-2 .

Wnioski .

Przeprowadzone doświadczenie udowodniło , że dokładniejszego pomiaru przyspieszenia można dokonać wahadłem matematycznym ( ściślej zbliżonym do matematycznego ) niż wahadłem rewersyjnym . Przyspieszenie ziemskie wynosi :

g = 9.80665 ms-2 .

Zatem wyniki obu pomiarów są poprawne . Jednak w przypadku wahadła rewersyjnego jest stosunkowo duża różnica . Może być to wynikiem zastosowania ekstrapolacji ze względu na to , że bezpośredni pomiar okresu stał się w praktyce niemożliwy . Wpływ na dokładność pomiaru przyspieszenia wahadłem rewersyjnym ma również ma duża niedokładność miary wyskalowanej na pręcie . Wyniki pomiaru znacznie polepsza dokładne urządzenie mierzące okres .



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
101A, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
206e, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
104, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
204pl, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 prac
104e, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
100, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
Lab fiz 302, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
108-2, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka
teoria do 109, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria
spr 2, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza
309 l, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka
306table, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizy
305 l, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka
TABELKA DLA RURKI Z GAZEM NUMER 1, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, La
oblicz prętów, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza,
Ćw109mmm, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 p

więcej podobnych podstron