Лабораторная работа №2 «Исследование свободного падения тел»

Введение. Цель работы. Оборудование

Ла­бо­ра­тор­ная ра­бо­та по­свя­ще­на ис­сле­до­ва­нию уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния. На двух преды­ду­щих уро­ках мы го­во­ри­ли о дви­же­нии тела, ко­то­рое на­зы­ва­ет­ся сво­бод­ным па­де­ни­ем, и дви­же­нии тела, бро­шен­но­го вер­ти­каль­но вверх. Во­ору­жив­шись этими зна­ни­я­ми, да­вай­те про­ве­дем экс­пе­ри­мен­таль­ное ис­сле­до­ва­ние уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния. Чтобы про­ве­сти эту ла­бо­ра­тор­ную ра­бо­ту, ре­ко­мен­ду­ет­ся со­брать уста­нов­ку для сня­тия по­ка­за­ний дви­же­ния па­да­ю­ще­го тела и уже по ним про­из­ве­сти рас­че­ты. Мы ре­ши­ли про­ве­сти ла­бо­ра­тор­ную ра­бо­ту по уже по­лу­чен­ным дан­ным и по ним рас­счи­тать уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния.

Рис. 1. Изоб­ра­же­ние ленты

В обо­ру­до­ва­ние вхо­дит лента с мил­ли­мет­ро­вы­ми де­ле­ни­я­ми, на ко­то­рой стоят от­мет­ки па­да­ю­ще­го сво­бод­но тела.

 Краткая теория

По от­мет­кам на этой ленте мы долж­ны опре­де­лить время дви­же­ния тела. Вто­рое, что мы долж­ны сде­лать, – это опре­де­лить прой­ден­ное телом рас­сто­я­ние. Зная, что дви­же­ние у нас рав­но­уско­рен­ное, с ну­ле­вой на­чаль­ной ско­ро­стью, мы ис­поль­зу­ем урав­не­ние для вы­чис­ле­ния уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния.

Рис. 2. Рас­чет уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния

Об­ра­ти­те вни­ма­ние на урав­не­ние, на­пи­сан­ное пер­вым: t = n ^. T. Т – это про­ме­жу­ток вре­ме­ни, через ко­то­рый ста­вит­ся от­мет­ка о па­де­нии тел. n – это по­ря­док (ко­ли­че­ство) этих про­ме­жут­ков. В нашем слу­чае Т = 0,02 с. Время это до­ста­точ­но неболь­шое, по­это­му для его из­ме­ре­ния тре­бу­ет­ся спе­ци­аль­ное обо­ру­до­ва­ние.

На­чаль­ная ско­рость у па­да­ю­ще­го тела V₀=0. Рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­хо­дит тело, опре­де­ля­ет­ся урав­не­ни­ем: . Из этого урав­не­ния сле­ду­ет фор­му­ла для вы­чис­ле­ния уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния: .

 Процедура выполнения работы

Рас­смот­рев ленту и опре­де­лив от­сче­ты, где стоят за­сеч­ки по­ло­же­ния прой­ден­но­го тела, вне­сем дан­ные в таб­ли­цу.

В пер­вом слу­чае за­сеч­ка, ко­то­рая по­ка­зы­ва­ет по­ло­же­ние тела от ну­ле­во­го зна­че­ния, со­став­ля­ет по вре­ме­ни t = 0,02 с.

Рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­шло при этом тело, со­став­ля­ет 2 мм (в мет­рах прой­ден­ный путь – 0,002 м), те­перь, под­став­ляя эти вы­ра­же­ния в фор­му­лу , по­лу­ча­ем, что уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния равно 10 м/с². Ана­ло­гич­но рас­смот­рим вто­рой и тре­тий слу­чаи. Зна­че­ния уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния для них за­пи­са­ны в таб­ли­цу.

 Погрешности и выводы

Те­перь да­вай­те об­су­дим во­прос по­греш­но­сти из­ме­ре­ния уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния. Для этого необ­хо­ди­мо из зна­че­ния, по­лу­чен­но­го нами, вы­честь ис­тин­ное зна­че­ние (9,81 м/с²) и раз­де­лить на ис­тин­ное зна­че­ние уско­ре­ния сво­бод­но­го па­де­ния, при­чем ре­зуль­тат вы­ра­зить в про­цен­тах.

Если пе­ре­во­дить в про­цен­ты, то по­лу­ча­ет­ся, что Δg»2%. Такое от­кло­не­ние вполне до­пу­сти­мо.

Вывод из ла­бо­ра­тор­ной ра­бо­ты мы пред­ла­га­ем вам сде­лать са­мо­сто­я­тель­но, обя­за­тель­но от­ме­тив, какие при­чи­ны обу­слав­ли­ва­ют на­ли­чие по­греш­но­стей.