2. Opracowanie wyników.
W tabela nr 1 znajdują się wyniki serii m=10 pomiarów czasu t dziesięciu drgań (n=10) bez zmiany położenia masy M, która znajdowała się na środku pręta. Również zawarte są: wartość średnia drgań t, średni błąd kwadratowy St pojedynczego pomiaru skorygowanego przez współczynnik Studenta-Fishera.
t1[s] | t2[s] | t3[s] | t4[s] | t5[s] | t6[s] | t7[s] |
---|---|---|---|---|---|---|
18.77 | 18.87 | 18.90 | 18.61 | 18.82 | 18.71 | 18.78 |
t8[s] | t9[s] | t10[s] | t[s] | S’t[s] | tα,m[s] | St[s] |
18.85 | 18.85 | 18.94 | 18.81 | 0.095 | 1.1 | 0,10 |
;
Następnie przesunęłyśmy masę M do ostrza swobodnego O2 i wykonałyśmy serię pojedynczych pomiarów czasów t’ dziesięciu drgań przesuwając masę M w kierunku osi wahadła, co 5 cm.
Po wykonaniu wszystkich pomiarów wahadło obrócono, zawieszono na ostrzu O2 i wykonano podobne pomiary tym razem czasów t’’.
Tabela nr 2
Kn | [cm] | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
t' | [s] | 20.12 | 19.81 | 19.27 | 19.21 | 19.06 | 18.89 | 18.81 | 18.76 | 18.88 |
t'' | [s] | 20.35 | 20.01 | 19.70 | 19.38 | 19.08 | 18.68 | 18.58 | 18.11 | 18.06 |
Kn | [cm] | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 |
t' | [s] | 18.91 | 19.03 | 19.21 | 19.57 | 19.60 | 19.64 | 19.75 | 20.06 | 20.26 |
t'' | [s] | 17.91 | 17.51 | 17.42 | 17.32 | 17.61 | 17.82 | 18.20 | 18.70 | 19.23 |
Kn | [cm] | 95 | ||||||||
t’ | [s] | 20.35 | ||||||||
t” | [s] | 20.38 |
Na podstawie wykresów odczytujemy współrzędne t’0 i t”0 punktów przecięcia się krzywych t’(kn) i t”(kn). Następnie należy obliczyć średni czas dziesięciu drgań i oszacować błąd Δt0 wg wzoru:
gdzie: t′0 = |t′0−t″0|/2
Średni czas dziesięciu drgań:
$$t_{0} = \frac{({t'}_{0} + {t''}_{0})}{2}$$
$$t_{0} = \frac{(19,46 + 20,54)}{2} = 20\ \lbrack s\rbrack$$
$${t'}_{0} = \frac{|19,46 - 20,54|}{2} = 0,54\ \lbrack s\rbrack$$
$$t_{0} = \sqrt{{0,10}^{2} + {0,54}^{2}} = \sqrt{0,01 + 0,29} = 0,55\ \lbrack s\rbrack$$
Obliczamy okres drgań wahadła T0 :
$$T_{0} = \frac{t_{0}}{n} = \frac{20}{10} = 2\ \lbrack s\rbrack$$
Obliczamy przyspieszenie ziemskie g i błąd bezwzględny g:
$$g_{\text{obl}} = \frac{4\pi^{2}n^{2}}{t_{0}^{2}}l$$
$$g = g_{\text{obl}}\left( \left| \frac{l}{l} \right| + 2\left| \frac{t_{0}}{t_{0}} \right| \right)$$
$$g_{\text{obl}} = \frac{4{(3,14)}^{2}10^{2}}{20_{}^{2}}1 = \frac{3944}{400} = 9,86\ \left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack$$
$$g = 9,86\left( \left| \frac{0,005}{1} \right| + 2\left| \frac{0,55}{20} \right| \right) = 9,86\left( 0,005 + 0,056 \right) = 0,60\ \left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack$$
Tabela nr 3 :
t’0=19,46 [s] | t’’0=20,54 [s] | t0=20 [s] | t’0=0,54 [s] | t0=0,55 [s] |
---|---|---|---|---|
T0=2 [s] | l=1 [m] | l=0,005 [m] | g=9,86 [m/s2] | g=0,60 [m/s2] |