Описание установки

Маятник, имеющий две параллельные друг другу трехгранные призмы, на которые он может поочередно подвешиваться, называется оборотным маятником.

Общий вид установки, включающей в себя математический и оборотный маятники, показан на рис. 4, а.

а	б
Рис. 4

Основание 1 установки (рис. 4, б) оснащено регулируемыми ножками 2, которые позволяют произвести выравнивание прибора. В основании закреплена колонка 3, на которой зафиксирован верхний кронштейн 4 и нижний кронштейн 5 с фотоэлектрическим датчиком 6. После отвинчивания воротка 11 кронштейн можно поворачивать вокруг колонки. Натяжение воротка фиксирует кронштейн в любом, произвольно избранном положении. С одной стороны кронштейна 4 находится математический маятник 7, с другой - на вмонтированных вкладышах оборотный маятник 8.

Математический маятник представляет собой массивный шарик небольшого радиуса 7, подвешенный на длинной нити для того, чтобы ко­лебания происходили строго в одной плоскости. Длину математического маятника можно регулировать при помощи воротка 9, а его величину можно определить при помощи колонки 3.

Оборотный маятник представляет собой стальной стержень 8, на котором могут перемещаться и закрепляться в различных положениях опорные призмы 12 и тяжелые чечевицы 13. Призмы и чечевицы закрепляются приблизительно так, как показано на рис.4,б и маятник подвешивается на кронштейне 4 на одной из призм.

На стержне через 10 мм выполнены кольцевые нарезания, служащие для точного определения длины оборотного маятника (расстояние между призмами 12).

Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком можно перемещать вдоль колонки и фиксировать в произвольно избранном положении. Фотоэлектрический датчик соединен разъемом с привинченным к основанию универсальным миллисекундомером 10.

Порядок выполнения работы Задание 1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника.

1. Закрепить чечевицы 13 на стержне оборотного маятника несимметрично, т.е. таким образом, чтобы одна из них находилась вблизи конца стержня, а другая вблизи его середины Призмы маятника 12 закрепить по обеим сторонам центра тяжести, чтобы они были обращены друг к другу лезвиями. Одну из них поместить вблизи свободного конца, а вторую на половине расстояния между чечевицами. Проверить, отвечают ли грани лезвий призм нарезаниям на стержне

2. Закрепить маятник на верхнем кронштейне на грани призмы, находящейся вблизи конца стержня.

3. Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком закрепить так, чтобы стержень маятника пересекал оптическую ось.

4. Отклонить маятник на 4-5° от положения равновесия и отпустить. Нажать клавишу "сброс", после подсчета измерителем 9-ти полных колебаний нажать клавишу "стоп". Секундомер покажет время 10 полных колебаний.

5. Повторить пятикратные измерения времени колебания. Результаты измерений записать в табл. 1.

3. Рассчитать период колебаний оборотного маятника Т_об по формуле

. (14)

3. Снять маятник и закрепить его на второй призме, которая находится посередине стержня. Нижний кронштейн с фотоэлектрическим датчиком переместить так, чтобы маятник пересекал оптическую ось.

4. Отклонить маятник на 4-5° от положения равновесия, измерить время колебания t и сравнить полученный результат со средним временем колебания t_об.

5. Если t > t_об, то вторую призму, расположенную между чечевицами, переместить в направлении чечевицы, находящейся в конце стержня. Если t<t_об, то - в направлении середины стержня. Размещение чечевиц не менять.

6. Повторно измерить время колебаний и сравнить с величиной t_об. Изменять положение второй призмы до момента получения равенства t = t_об с точностью до 0,5%.

7. Получив равенство во времени, повторить пятикратно измерение времени колебания t. Результаты записать в табл.1.

8. Рассчитать период колебаний маятника Т_ф и занести в табл.1.

9. Определить приведенную длину оборотного маятника , подсчитывая количество нарезаний на стержне между призмами, которые нанесены через каждые 10 мм.

Таблица 1

n	Призма находится в конце стержня			Призма находится в середине стержня			, cм
	N	t, c	Tоб, c	n	t, c	Tф, c
1
2
3
4
5
			, с			, с

14.Определить ускорение свободного падения g_ф по формуле

.

15. Рассчитать абсолютную ошибку измерения ускорения свободного падения g по формулам

(15)

_. (16)

16. Записать окончательный результат в виде , при α = 0,95.