1. Cel i wykonanie ćwiczenia.
Celem tego ćwiczenia było wyznaczenie przyśpieszenia ziemskiego za pomocą spadkownicy. Spadkownica jest to przyrząd, którego główną częścią jest: wibrator z ruchomym pręcikiem, pręcik porusza się w wyniku oddziaływania na niego zmiennego pola magnetycznego elektromagnesu. Tak więc częstotliwość drgań pręcika jest równa częstotliwości prądu zasilającego wibrator. Innymi ważnymi częściami spadkownicy jest okopcona płytka szklana umieszczona w prowadnicy z uchwytem unieruchamiającym. Podczas spadku szklanej płytki pręcik kreśli na niej falistą linię, będącą odwzorowaniem ruchu drgającego pręcika i ruchu jednostajnie przespieszonego płytki. Analiza pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą tej metody ogranicza się do pomiaru przebytych dróg i ich przyrostów w danej jednostce czasu. Jednostkę czasu wyznaczamy z częstotliwości prądu zasilającego wibrator. Wiedząc że ruch drgający jest okresowy pomiarów odległości dokonujemy dla tej samej fazy ruchu drgającego. W celu zmniejszenia błędu pomiarowego przedział czasu został zwiększony do 3n (gdzie n-ilość okresów ruchu drgającego). Płytka szklana porusza się z przyśpieszeniem , gdzie , stąd przyśpieszenie ziemskie wyrażone jest wzorem .
2. Tabele wyników.
Lp. |
|
|
|
|
f |
n |
g |
|
|
- |
mm |
mm |
mm |
mm |
Hz |
- |
|
mm |
|
1. |
|
|
|
35 |
50 |
3 |
9,17 9,72 |
-2 0 |
4 0 |
2. |
|
|
|
|
|
|
9,72 9,72 |
0 0 |
0 0 |
3. |
|
|
|
|
|
|
10,28 9,17 |
2 -2 |
4 4 |
4. |
|
|
|
|
|
|
10,00 9,72 |
1 0 |
1 0 |
5. |
|
|
|
|
|
|
10,28 9,44 |
2 -1 |
4 1 |
6. |
|
|
|
|
|
|
10,00 9,72 |
1 0 |
1 0 |
7. |
|
|
|
|
|
|
10,28 9,44 |
2 -1 |
4 1 |
8. |
|
|
|
|
|
|
10,00 9,72 |
1 0 |
1 0 |
9. |
|
|
|
|
|
|
9,44 10,00 |
-1 1 |
1 1 |
10. |
|
|
|
|
|
|
10,00 9,44 |
1 -1 |
1 1 |
4. Wnioski.
Spadkownica jest to urządzenie za pomocą, którego możemy szybko i w miarę dokładnie obliczyć wielkość przyspieszenia ziemskiego. Błąd względny jaki został popełniony przy pomiarach był stosunkowo niewielki ok.1% ( bo), jednak błąd maksymalny jaki mógłby być popełniony przy użyciu tych przyrządów (szczególnie linijki) wyniósł ok.12%. Aby zmniejszyć wartość tego maksymalnego błędu należało by użyć do pomiarów długości bardziej dokładnych urządzeń. Zmniejszenie tego błędu można uzyskać także przez przyjęcie w obliczeniach przyrostów długości większej liczby okresów drgań wibratora. Co spowodowało by zwiększenie przyrostu przy niezmienionym błędzie bezpośrednim podziałki, a w rezultacie dało by mniejszy błąd maksymalny, gdyż błąd ten zależy w szczególności od stosunku . Na to, że przyspieszenie średnie wyznaczone na podstawie dokonanych pomiarów było mniejsze od rzeczywistego mogły mieć wpływ opory ruchu (tarcie) między szklaną płytką, a prowadnicą spadkownicy.