Лабораторная работа №2 Исследование свободного падения тел

Ранее говорилось о движении тела, которое называется свободным падением. Свободное падение — это движение тела только под действием силы тяжести.

Цель лабораторной работы: измерить ускорение свободного падения.

Впервые похожую работу проводил Галилео Галилей. Именно благодаря данной работе Галилею удалось установить опытным путём ускорение свободного падения.

Задача: рассмотреть и разобрать, как можно определить ускорение свободного падения тела при его движении по жёлобу.

Оборудование: прибор для изучения движения тел, полоски миллиметровой и копировальной бумаги длинной 300 миллиметров и шириной 20 миллиметров, штатив с муфтой и лапкой.

Принципом действия лабораторной установки.

1. Желоб с установленным на нем вибратором; 2. Штатив; 3. Две бумажные ленты: одна из миллиметровой бумаги, а вторая — из копировальной; 4. Зажим; 5. Кнопка включения.

В приборе желоб с установленным на нем вибратором укреплен в лапке штатива. К грузу прикреплены две бумажные ленты: одна из миллиметровой бумаги, а вторая (поверх первой) — из копировальной. Все это удерживается на желобе с помощью зажима. Если отпустить зажим, то груз вместе с лентами будет совершать падение, близкое к свободному падению. Подвижная часть вибратора, который заранее включается кнопкой, колеблется, оставляя метки на ленте через каждые 0,02 секунды.

По отметкам на этой ленте необходимо определить время движения тела. Второе, что необходимо сделать, – это определить пройденное телом расстояние. Зная, что движение равноускоренное, с нулевой начальной скоростью, используются уравнение для вычисления ускорения свободного падения, заменив в формуле ускорение a на g.

Т.о., время будет рассчитываться по формуле

где N — это число интервалов между выбранными метками.

Результаты опытов сводим в таблицу.

Порядок выполнения работы

Первое, что необходимо сделать, это собрать установку в соответствии с рисунком.

Далее, включите вибратор в сеть и нажмите кнопку его включения. Затем освободите зажим, не отпуская кнопку до конца движения груза.

Сделайте необходимые измерения и вычисления, а полученные данные занесите в таблицу.

По формуле

найдите среднее значение модуля ускорения свободного падения.

Определим погрешность измерения ускорения свободного падения. Для этого необходимо из полученного значения вычесть истинное значение (9,81 м/с²). Таким образом, будет определена абсолютная погрешность измерения ускорения свободного падения.

Если значение абсолютной погрешности разделить на истинное значение ускорения свободного падения и умножить на 100 %, то можно определить относительную погрешность измерений.

Полученный результат записывается в интервальной форме.

Таким образом, в данной лабораторной работе было показано, как можно определить ускорение свободного падения тела.

В конце работы необходимо сделать вывод, при этом необходимо помнить, что чем меньше относительная погрешность измерений, тем точнее полученный результат. Обязательно отметьте, какие причины обуславливают наличие погрешностей.

Если в школе отсутствует вибратор, то предлагаем вам провести данную лабораторную работу по стробоскопической фотографии этого эксперимента. При этом все остальные измерения и вычисления выполняются без изменений.