Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Кафедра физики
Лабораторная работа № 101
ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ
студента: ___________________________________ группы: _______
|
ДОПУСК |
ВЫПОЛНЕНИЕ |
||
|
дата |
подпись |
дата |
подпись |
1
ТАГАНРОГ 2009
1. Изучаемое физическое явление:
Кинематика и динамика материальной точки, закон всемирного тяготения, закон сохранения механической энергии.
2. Формулировка поставленной задачи:
Измерить ускорение свободного падения, оценить погрешности измерений.
3. Таблица характеристик измерительных приборов:
|
Название прибора |
Диапазон измерений |
Число делений |
Класс точности |
Приборная погрешность |
Цена деления |
|
линейка |
|||||
|
секундомер |
4. Схема и описание лабораторной установки. Вывод расчетной формулы.
Для измерения ускорения свободного падения используется эксперименталь-
|
Рис. 101.1 |
ная установка, изображенная на рис. 101.1. На верхнем конце металлической стойки закреплен блок, через который перекинута нить с двумя грузами разных масс m и M, причем m < M. Так как m M, то система грузов будет двигаться. Если расстояние, пройденное грузом М, равно h, то изменение потенциальной энергии системы грузов равно (M – m)gh. Эта энергия переходит в кинетическую энергию поступательного движения системы грузов (m + M)2/2 и вращательного движения блока Iω2/2. Пренебрегая работой, совершаемой силой трения, на основании закона сохранения механической энергии получим: , (101.1) где – скорость поступательного движения грузов; |
– угловая скорость вращательного движения блока; I – момент инерции блока.
Учитывая, что = /R (нить в блоке не проскальзывает), где R – радиус блока, соотношение (101.1) запишем в виде
. (101.2)
Скорость в (101.2) заменим ее значением, выраженным через перемещение h груза М и время движения t, которые необходимо измерить экспериментально. Для этого используем соотношения
(101.3)
и
= at, (101.4)
где а – ускорение поступательного движения грузов.
Выражая ускорение а из (101.3) и подставляя его в (101.4), получим
. (101.5)
Подставляя в соотношение (101.2) скорость из (101.5) и решая его относительно g, получим
. (101.6)
Значения m, M, I и R являются техническими параметрами лабораторной установки. Время движения системы грузов t измеряется электронным секундомером. Для включения и выключения секундомера на основании установки имеются два выключателя В1 и В2. Выключатель В1 с разомкнутыми в исходном состоянии контактами установлен под грузом m, а В2 с замкнутыми в исходном состоянии контактами расположен под грузом M (рис. 101.1). Расстояние h, пройденное системой грузов, измеряется с помощью линейки от основания груза М до его положения в момент размыкания контактов выключателя В2.
5. Результаты измерений и их обработка.
|
№ п/п |
m, г |
М, г |
h, м |
t, с |
< t >, с |
ε |
ε2 |
Sn |
t = 0,95 |
Δt, с |
t = (< t > ± Δt), с |
|
1 |
52,6 |
62,6 |
|||||||||
|
2 |
62,6 |
72,8 |
|||||||||
|
3 |
52,6 |
62,6 |
|||||||||
|
4 |
62,6 |
72,8 |
|||||||||
Параметры экспериментальной установки
|
m1, кг |
m2, кг |
M1, кг |
M2, кг |
I, кг·м2 |
R, м |
|
52,6·10-3 |
62,6·10-3 |
62,6·10-3 |
72,8·10-3 |
120·10-6 |
50,0·10-3 |
|
Δm1, кг |
Δm2, кг |
ΔM1, кг |
ΔM2, кг |
ΔI, кг·м2 |
ΔR, м |
|
0,2·10-3 |
0,2·10-3 |
0,2·10-3 |
0,2·10-3 |
1·10-6 |
0,5·10-3 |
6. Формулы для оценки погрешностей косвенных измерений.
,
.
|
m, кг |
M, кг |
h, м |
< t >, с |
Δt, с |
< g >, м/с2 |
Δg, м/с2 |
δg, % |
|
52,6·10-3 |
62,6·10-3 |
||||||
|
62,6·10-3 |
72,8·10-3 |
||||||
|
52,6·10-3 |
62,6·10-3 |
||||||
|
62,6·10-3 |
72,8·10-3 |
7. Запись окончательного результата.
Результаты измерений представить в виде g = (< g > g), м/с2.
g1 =
g2 =
g3 =
g4 =
ВЫВОД: __________________________________________________________
___________________________________________________________________