МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра общей физики
Редькина Ксения Сергеевна
ОТЧЕТ
о лабораторной работе
«Измерение ускорения свободного падения»
Измерительный практикум, 1 курс, группа 0361
Преподаватель измерительного практикума
_____________А.В. Пинаев
« »________2010 г.
Преподаватель компьютерного практикума
_____________Н.А. Витюгова
« »________2010 г.
Новосибирск, 2010 г.
Аннотация. Для нахождения ускорения свободного падения (далее просто g) использовался метод косвенных измерений, при этом на входе производились замеры положения датчиков (т.е. величины размерности длины), а на выходе были получены величины размерности времени (в виде интервалов). После нахождения величины g путем подстановки входных и выходных параметров в их соотношение выяснилось, что она совпадает с ожидаемым значением, это является естественным итогом эксперимента, так как измерения были косвенными. Если быть точным, то следует заметить, что при измерении не было учтено множество факторов естественным образом влияющих на результат, такие как сопротивление воздуха, форма Земли (геоид) и т.д.
Введение
Цель работы:
1. Измерить ускорение свободного падения
2. Знакомство с цифровым осциллографом
3. Знакомство со статистическими методами обработки результатов косвенных измерений
-
Описание эксперимента
В работе используется метод определения ускорения свободного падения, основанный на измерении времени прохождения свободно падающим образцом заданных расстояний.
-
Методика измерений
В работе используется простейший вариант баллистического метода измерения g. Принцип действия баллистического гравиметра основан на измерении времени прохождения падающим телом через несколько точек, расстояние между которыми известно.
Рис. 1. Методика измерений.
Пусть тело А (рис. 1) падает с некоторой высоты с нулевой начальной скоростью. Измерив время на разных участках и расстояние между датчиками мы можем найти g
-
Описание установки
Для измерения временных интервалов используется цифровой осциллограф. Принципиальная схема установки для определения ускорения силы тяжести приведена на рисунке 2.
На стеклянном направляющем цилиндре 6 размещены 3 идентичные измерительные катушки L1, L2, L3,которые могут перемещаться вдоль цилиндра и фиксироваться на различных расстояниях друг от друга. Выше расположен соленоид 4, удерживающий падающее тело 5(магнитный стержень) в том случае, когда через него протекает ток от источника 3. При нажатии кнопки «пуск» 2 цепь соленоида размыкается, и стержень 5 начинает свободно падать. Одновременно кнопка 2 переключает выход блока питания на вход «внешний запуск» осциллограф, синхронизируя начало падения стержня с началом горизонтальной развертки.
Рис. 2. Схема эксперимента. 1-осциллограф, 2-кнопка “пуск ”, 3-блок питания соленоида, 4-соленоид, 5-падающее тело(магнит), 6-направляющий цилиндр, 7-измерительные катушки.
-
Результаты измерений
Результаты измерений привожу в таблице, в которой в качестве исходных данных вносится серия временных интервалов, разности длин и соответствующих отношений.
Таблица 1. Измеренных значений.
|
dS, м |
Dt, с |
dt/2, с |
dS/dt, м/с |
dS, м |
Dt, с |
dt/2, с |
dS/dt, м/с |
|
0,06 |
0,037 |
0,018 |
1,63 |
0,26 |
0,126 |
0,063 |
2,07 |
|
0,07 |
0,042 |
0,021 |
1,667 |
0,27 |
0,129 |
0,065 |
2,087 |
|
0,08 |
0,047 |
0,024 |
1,695 |
0,28 |
0,133 |
0,067 |
2,102 |
|
0,09 |
0,052 |
0,026 |
1,724 |
0,29 |
0,136 |
0,068 |
2,126 |
|
0,1 |
0,057 |
0,029 |
1,742 |
0,3 |
0,14 |
0,07 |
2,143 |
|
0,11 |
0,062 |
0,031 |
1,768 |
0,31 |
0,143 |
0,072 |
2,162 |
|
0,12 |
0,067 |
0,034 |
1,791 |
0,32 |
0,147 |
0,073 |
2,18 |
|
0,13 |
0,072 |
0,036 |
1,806 |
0,33 |
0,15 |
0,075 |
2,2 |
|
0,14 |
0,076 |
0,038 |
1,847 |
0,34 |
0,153 |
0,077 |
2,219 |
|
0,15 |
0,081 |
0,04 |
1,856 |
0,35 |
0,157 |
0,078 |
2,232 |
|
0,16 |
0,086 |
0,043 |
1,869 |
0,36 |
0,16 |
0,08 |
2,244 |
|
0,17 |
0,09 |
0,045 |
1,893 |
0,37 |
0,163 |
0,082 |
2,264 |
|
0,18 |
0,093 |
0,047 |
1,931 |
0,38 |
0,167 |
0,084 |
2,27 |
|
0,19 |
0,098 |
0,049 |
1,943 |
0,39 |
0,17 |
0,085 |
2,297 |
|
0,2 |
0,102 |
0,051 |
1,965 |
0,4 |
0,174 |
0,087 |
2,301 |
|
0,21 |
0,107 |
0,053 |
1,966 |
0,41 |
0,177 |
0,089 |
2,316 |
|
0,22 |
0,111 |
0,055 |
1,989 |
0,42 |
0,18 |
0,09 |
2,339 |
|
0,23 |
0,114 |
0,057 |
2,025 |
0,43 |
0,183 |
0,091 |
2,352 |
|
0,24 |
0,118 |
0,059 |
2,034 |
0,44 |
0,186 |
0,093 |
2,371 |
|
0,25 |
0,122 |
0,061 |
2,056 |
0,45 |
0,188 |
0,094 |
2,389 |