Описание установки и метода измерений

Одна из конструкций оборотного мятника является частью универсального маятника ФП-1 (рис. 1)

В этом приборе оборотный маятник представляет собой стержень 1, на котором могут перемещаться и закрепляться в различных положениях опорные призмы П₁ и П₂ и грузы А₁ и А₂.

Призмы и грузы закрепляются приблизительно так, как показано на рис. 1, а маятник подвешивается на кронштейне 2 на одной из призм. Перемещением грузов А₁ и А₂ добиваются того. Чтобы период колебаний при подвешивании на любой из призм был одинаков. Тогда расстояние между опорными ребрами призм будет равно приведенной длине l_пр.

Призмы П₁ и П₂ и груз А₁ закрепляются неподвижно; груз А₂ перемещается его положение определяется отрезком l (рис. 2)

Рисунок 1.

Маятник приводят в колебание на опорной призме П₁ и определяют период колебаний при различных положениях А_2. Каждое измерение периода проводят не менее трех раз, взяв по 10 колебаний. Угловая амплитуда колебаний не должна превышать  10¹⁰. Строят график зависимости периода колебаний от положения груза А₂, откладывая по оси абсцисс расстояние l, а по оси ординат период колебаний Т, т.е. Т=f(l).

Меняют ось колебаний, подвешивая маятник на другой призме П₂. проводят те же измерения, перемещая груз А₂, и строят график. Точка пересечения кривых определит такое положение груза А₂, при котором значения периода наиболее близки.

Результаты измерений записывают в заранее подготовленную таблицу 1.

_{Таблица 1. ЗАВИСИМОСТЬ ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА ОТ ПОЛОЖЕНИЯ ГРУЗА А}2

Номер измерения		l, см	n	t, c	T, c	T, c
Качание на П1	1
	2
	3
Качание на П2	1
	2
	3

Рисунок 2.

Призмы и грузы рекомендуется располагать следующим образом (рис. 2). а₁=5 см, а₂=25 см, а₃=25 см, l=10 см, 12 см, 14 см, 16 см, 18 см, 20 см. Затем слегка перемещая А₂ вблизи положения, определяемого точкой пересечения кривых, проводят измерения периодов Т₁ и Т₂ при колебаниях на призмах П₁ и П₂. При этом не обязательно определять значения самих периодов, достаточно измерять только времена n колебаний t₁ и t₂, добиваясь того, чтобы разность величин t₁-t₂ не превышала погрешность секундомера . Окончательное определение t₁ и t₂ проводят не менее трех раз, отсчитывая время 50 - ти колебаний. За истинное значение времени колебаний принимают среднее из значений t₁ и t₂. Результаты измерений заносят в таблицу 2.

Таблица 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ПОМОЩЬЮ ОБОРОТНОГО МАЯТНИКА

№№ п/п	n	t1, c	t2, c	T1, c	T2, c	lпр, м	g, м/с2	g, м/с2	g
1
2
3

Для измерения l_пр, т.е. расстояние между ребрами опорных призм, маятник снимается и располагается горизонтально на специальной подставке, находящейся на столе. Затем с помощью штангенциркуля измеряют l_пр c точностью 0,2 мм. Вычисляют g по уравнению (3), решив его относительно g, и зная, что

(4)

После несложных преобразований, получим

(5)

Если призмы оборотного маятника не скользят при колебаниях по плоскости подвеса и опираются на нее по всей длине ребра, а измерения проведены правильно, можно считать, что основную роль играют приборные погрешности. Тогда относительная погрешность определяется по формуле:

(6)

где l_пр =0,2 мм, t – погрешность секундомера,

n – погрешность в определении числа колебаний.

При тщательном проведении измерений n=0.