Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Цель:Научится определять ускорения свободного падения с помощью

математического маятника.

Оборудование: штатив с держателем, шарик с нитью длиной не менее 1 м, пробка с прорезью в боковой поверхности, метровая линейка, штангенциркуль, секундомер.

Порядок выполнения работы.

1. Поместить штатив с держателем на край стола.

2. Укрепить свободный конец нити шарика в прорези пробки и Важать пробку в держателе (рис. 35).

3. Измерить диаметр ша,рика штангенциркулем, длину нити ли- нейкой.

4. Отклонить шарик на небольшой угол и отпустить. По секун- домеру определить время , за которое маятник соввршит п полных колебаний, например 50.

5. Вычислить период полного колебания маятника: T=t/n.

6. Используя формулу периода коле баний математического ма­ятника, вычислить ускорение свободного падения.

7. Опыт повторить 2—3 раза, меняя длину маятника (протяги­вая нить через пробку) и число полных колебаний его.

8. Определить среднее значение g_cp и найти относительную по­грешность.

9. Результат измерений и вычислений записать в табл. 21.

10. Сравнить результат опыта с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты.

Таблица №13.

Методические указания.

1. В работе можно использовать свин­цовый или стальной шарик диаметром 1—4,5 см.

2. Длину нити измерять от нижнего края пробки до шарика, дли­ну маятника — от нижнего края пробки до центра тяжести шарика.

3. Если нет секундомера, можно воспользоваться любым метро­номом или часами с секундной стрелкой.

4. При измерении периода колебаний определить время как мож­но, большего числа колебаний.

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

На основании многочисленных опытов установлены законы колебания математического маятника:

Период колебаний не зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не прев ышает 6°.

Период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения:

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения.

Контрольные вопросы.

1. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться пе­сок?

2. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях не­весомости?

3. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна?

4. Наибольшая скорость у шарика в момент, когда он проходит положение равновесия. Каким по модулю и направлению при этом будет ускорение шарика?

5. Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос: будет ли оно равноускоренным?

6. Сделайте выводы