МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра общей физики
Подчезерцев Александр Андреевич
ОТЧЕТ
о лабораторной работе
«Измерение ускорения свободного падения»
Измерительный практикум, 1 курс, группа 0351
Преподаватель измерительного практикума
______________ А.В.Черданцев
«___»_________ 2010 г.
Преподаватель компьютерного практикума
______________ Н.А.Витюгова
«___»_________ 2010 г.
Новосибирск, 2010 г.
Аннотация. В данной работе исследуется ускорение свободного падения на планете Земля с помощью баллистической установки. Производились измерения ускорения свободного падения, путем бросания маленького магнитного стержня через 3 катушки. Когда стержень пролетает через катушки, создается ЭДС индукции, которая фиксируется цифровым осциллографом, так же фиксируется время, когда магнит залетает в катушку и время, когда магнит вылетает из нее. Таким образом, зная расстояния между катушками, можно определить ускорение свободного падения. Диапазон полученных значений от 8,97 м/с2 до 10,54 м/с2. Посчитанное ускорение свободного падения равно g=9.886 и проведен анализ погрешности которая равна ± 0.101.
Введение
Цель работы определить величину ускорения свободного падения. Суть метода исследовать зависимость изменения времени прохождения падающим телом через несколько точек, расстояние между которыми известно. С помощью баллистического гравиметра измерено время прохождения падающим телом через несколько точек, и используя формулы равноускоренного движения, посчитан результат, а затем произведены вычисления погрешности для результата.
Описание эксперимента
Методика измерений
В данном эксперименте для нахождения ускорения свободного падения g используются результаты измерений моментов времени пролета тела через вертикально расположенные датчики. Положения двух датчиков определяются расстояниями S1 и S2 по отношению к исходной позиции тела, и в момент t = 0 тело начинает свободное падение. Нужно набрать несколько серий измерений для разных, но одинаковых расстояний между датчиками и посчитать время t1 и t2 Если считать падение тела равноускоренным, то с помощью полученных данных можно рассчитать ускорение свободного падения для каждой серии и среднее значение ускорения свободного падения g, учитывая среднеквадратичное отклонение среднего.
Описание установки
В данной лабораторной работе использовалась следующая установка (рис.1).
Рис. 1. Установка для измерения ускорения свободного падения
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. Над ними выше расположен соленоид (4), удерживающий падающее тело (5) (магнитный стерженек) в том случае, когда через него протекает электрический ток от источника тока (3). При нажатии кнопки «пуск» (2) цепь питания соленоида размыкается и стерженек начинает свободно падать. Одновременно кнопка «пуск» переключает выход блока питания на вход «внешний запуск» осциллографа, синхронизируя начало падения стерженька с началом горизонтальной развертки. Падающий магнитный стерженек за счет электромагнитной индукции наводит в каждой катушке ЭДС, величина которой пропорциональна скорости изменения магнитного поля, а знак меняется на противоположный, когда «центр» стерженька пролетает через центр катушки. При правильном выборе длительности развертки на экране осциллографа наблюдается кривая, подобная приведенной (рис.2).
Рис. 2. Осциллограмма импульсов