Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Оценка систематической погрешности



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Изучение закономерностей свободно падающих тел.

Цель работы: экспериментально исследовать зависимость времени паления тела от высоты. Найти ускорение свободного падения g в районе г. Кемерова.

Приборы и принадлежности: установка для измерения времени падения тела, линейка длиной 1 м, небольшое латунное тело цилиндрической формы с резьбой.

 

Описание установки

По вертикальной штанге (Ш), с нанесенной на ней шкалой, может перемещаться кронштейн (К) с зажимом (З), который удерживает тело (Т). Если зажим разжать, то тело начнет падать с ускорением g. Время падения тела измеряется электронным секундомером (С). Кронштейн с зажимом можно передвигать по штанге и фиксировать винтом (В). Устанавливая кронштейн на различных высотах, можно исследовать зависимость времени падения тела (Т) от высоты.

Краткая теория

На тела у поверхности Земли действует сила тяжести P = mg. (1)

Если на тело не действуют другие силы, то оно будет падать с ускорением свободного падения g. Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, то сила тяжести совпадала бы по величине и направлению с силой тяготения: .(2) g = 6,6745×10–11м3/(кг×с2) – гравитационная постоянная; m – масса тела, MЗ = 5,97×1024 кг – масса Земли; R= 6378 км – радиус Земли. Ускорение g изменяется вблизи поверхности Земли в пределах от 9,780 м/с2 на экваторе до 9,832 м/с2 на полюсах. Это обусловлено двумя факторами:

1) суточным вращением Земли, 2) сжатием Земли у полюсов.

Поскольку различие значений ускорения невелико, то при решении большинства практических задач оно принимается равным 9,81 м/с2, или даже 10 м/с2.


N
Земля не является инерциальной системой отсчета, на всякое покоящееся на ее поверхности тело, действует центробежная сила инерции Fц, равная по величине

Fц = mw2R cosj, где w – угловая скорость вращения Земли,

j – географическая широта. Из рисунка видно, что сила тяжести, действующая на тело, равна векторной сумме двух сил: центробежной силы и силы всемирного тяготения, действующей по направлению к центру Земли: . Направление силы тяжести совпадает с направлением к центру Земли только на полюсах и на экваторе, на других широтах оно отклоняется от этого направления. Из-за вращения Земли сила тяжести на полюсах и экваторе отличается на 0,3%.

Сила тяжести изменяется на 0,2% от полюсов к экватору и из-за сжатия Земли. Полное изменение ускорения от полюсов до экватора составляет всего 0,5%, и поэтому во многих расчетах может не учитываться. Однако если маятниковые часы перенести с полюса на экватор, то они будут отставать на 3,5 минуты в сутки (почему?).

Вес тела – это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Вес тела приложен не к телу, а к опоре. Сила тяжести приложена к самому телу. Вес тела и сила тяжести приложены, таким образом, к разным предметам. Вес тела равен силе тяжести, когда опора или подвес неподвижны или движутся прямолинейно и равномерно.

Если опора будет свободно падать вниз с ускорением g, то тело не будет действовать на нее. Опора с телом не взаимодействует. Вес тела будет равен нулю. Тело в этом случае находится в состоянии невесомости.

Расчетная формула

Высота падения тела от времени без начальной скорости определяется формулой:

. Þ . (3) Формула (3) является расчетной при выполнении работы

Оценка систематической погрешности

логарифмируем (3) дифференцируем ;

в) заменим дифференциалы на приращения, т.е. абсолютные погрешности,

а знак “–“ , Погрешности составляют DН = 0,5 см, Dt = 0,02с.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.