2. Описание установки

Схема установки для измерения ускорения свободного падения представлена на рис.2.

Рис.2. Установка для измерения ускорения свободного падения.

1 — осциллограф TDS 1012, 2 — кнопка “пуск”, 3 — блок питания соленоида, 4 — соленоид, 5 -падающее тело (магнит), 6 — направляющий цилиндр, 7 — измерительные катушки

На стеклянном направляющем цилиндре 6 размещены три идентичные измерительные катушки L₁, L₂, L₃, которые могут перемещаться вдоль цилиндра и фиксироваться на различных расстояниях относительно друг друга. Соосно с ними выше расположен соленоид 4, удерживающий падающее тело 5 (магнитный стерженёк) в том случае, когда через него протекает ток от источника тока 3. При нажатии кнопки “пуск” 2 цепь питания соленоида размыкается и стерженёк 5 начинает свободно падать.

Рис. 3. Осциллограмма импульсов

Падающий магнитный стерженёк за счёт электромагнитной индукции наводит в каждой измерительной катушке ЭДС, величина которой пропорциональна скорости изменения магнитного поля, а знак меняется на противоположный, когда “центр” стерженька пролетает через “центр” катушки (нарастание наведённой ЭДС сменяется убыванием).

3. Результаты измерений

Измеренные данные о расстояниях(S₁ и S₂) между измерительными катушками, времени пролета магнитом этих расстояний(∆t₁ и ∆t₂ соответственно) заносим в таблицу. Сделаем 10 серий измерений для различных S₁ и S₂(причем S₁ = S₂), в каждой из которых будет по 5 опытов.

Таблица 1. Время пролета магнита между измерительными катушками

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
S1,м	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
S2,м	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
∆t1, с	0,17	0,172	0,172	0,172	0,17	0,12	0,12	0,118	0,12	0,118
∆t2,с	0,112	0,11	0,112	0,112	0,11	0,09	0,088	0,088	0,09	0,088
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
S1,м	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
S2,м	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
∆t1, с	0,094	0,092	0,094	0,092	0,092	0,065	0,064	0,065	0,065	0,065
∆t2,с	0,072	0,072	0,072	0,07	0,07	0,056	0,054	0,057	0,056	0,055
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
S1,м	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
S2,м	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
∆t1, с	0,046	0,046	0,047	0,046	0,047	0,03	0,031	0,031	0,031	0,031
∆t2,с	0,041	0,042	0,042	0,04	0,041	0,027	0,028	0,028	0,027	0,028

2. Анализ результатов измерений

   1. Обработка результатов

Основываясь на данных записанных в Таблице 1 просчитываем средние значения в сериях для ∆t₁ и ∆t₂, высчитываем g, относительную и абсолютную погрешность g. Данные заносим в таблицу:

Таблица 2. Средние значения ∆t₁,∆t₂,значение g, относительная и абсолютная погрешность g

S1,м и S2,м	∆t1 ср,с	∆t2 ср,с	g cp,м/с	ξg	∆g cp,м/с
0,39	0,1712	0,1112	8,72	15,20%	1,33
0,3	0,1192	0,0888	8,17	20,70%	1,69
0,24	0,0928	0,0712	9,63	25,70%	2,48
0,18	0,0648	0,0556	9,35	23,50%	1,6
0,13	0,0464	0,0412	8,2	17,30%	1,99
0,9	0,0308	0,0276	10,7	15,10%	1,62

Рис. 4. График зависимости g от S

Линия усреднения построена методом наименьших квадратов.

Из графика видно, что вследствие систематической погрешности истинное значение ускорения свободного падения может находиться между 8,4 и 9,8 м/с².