Измерение ускорения свободного падения

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ



Физический   факультет

Кафедра общей физики.















Крайнов Александр Владимирович  





ОТЧЕТ

о лабораторной работе

«Измерение ускорения свободного падения»

Измерительный практикум. 1 курс. Группа 7331

















Преподаватель измерительного практикума

__________________А. М. Оришич

«_25_»_ноября_1997 г.



Преподаватель компьютерного практикума

__________________ В.Г. Казаков

«_25_»_íîÿáðÿ__1997 г.











Новосибирск. 1997 г.


Аннотация

Производились измерения  ускорения  свободного падения путем бросания  маленького магнита через 3 соленоида. Когда магнит пролетает  через  катушки  создается   ЕДС  индукции ,что  фиксируется  прибором            (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 (далее называется   « G»   )

Введение 

Цель : 1) Ознакомиться  с устройством  цифрового   осциллографа  и  приобретение  навыков  работы  с таким  прибором.

2)  Измерение ускорения  свободного падения.

 3) Анализ ошибок.



Описание эксперимента

 Когда выключатель включен, то поле  в катушке  удерживает магнит от падения. Когда  размыкаешь цепь, то поле  исчезает, то  под действием силы тяжести магнит  начинает падать с ускорением  g . А в это время  осциллограф переходит  в другой режим работы, а  именно он запоминает график  зависимости напряжения от времени.

Методика измерений

В качестве рабочего тела намагниченный  металлический  стержень  в качестве датчиков напряжения - катушки.  При  падении  магнит  проходит  через  катушки  , в которых  наводится  ЭДС  ( закон  Фарадея).   Измерив расстояние    между катушками  и  время  между  импульсами  ,  из известных  формул  движения тела в  поле тяжести  , можно вычислить  G.     

Описание установки

Для   измерения  временных  интервалов в данной работе применяется цифровой осциллограф.  После визуализации  электрических импульсов с датчиков на дисплее осциллографа с помощью  маркера и цифрового табло удобно произвести измерения времени между импульсами.

В осциллографе  С9-10  имеются   два  маркера  , которые  перемешаются  по экрану  ,  управляющие переключателя  , расположенные под  матричным   экраном .





ЗАПУСК

ВХОД Y

t1

t2

t3

12 В

+

-

Соленоид

s

s

Намагниченный

стержень

удерживать

запуск

катушки

V1 t1



V2 t2

V3 t3





 



















Результаты измерений

Был   проведен   ряд   измерений  ( N=30 )  и  при  каждом  получено  свое  значение  G  и  на основании  результатов   был  построен   график  зависимости  G(N) .




Анализ результатов измерений

Обработка результатов

Воспользовавшись     формулой             мы  без  труда  , зная  значения    ,   и  можем  посчитать значение G .

Оценка погрешностей

Можем  мы  также посчитать  – среднее  квадратичное  отклонение б  , для этого  воспользуемся следующей формулой         ,где     есть  среднее  арифметическое   из всех  значений  G   (в  данной    и    i  пробегает  значения  от  0  до  30  ). =9.438891

 Проведя  все  арифметические  операции  получим б=0.631007

Вычислим  также погрешность S=0.12  .   тогда  наше  G=9.4388 0.12

Обсуждение полученных результатов

После      долгих    мучений   мы  получили  наше любимое G   с учетом  всех  погрешностей  УРА !!!   Но наш результат  немного  отличается  от  всем   известного G=9.81    здесь  сказывается  целый  ряд  факторов  ,например:  неточность  прибора , отсутствие опыта у экспериментатора     и так далее. Но в целом  работа  удалась!!!

Выводы и заключение

В  результате  проделанной   работы  мы  научились  работать  с  цифровым   осциллографом  С9-10  и   с   его  помощью  определили  свое  значение G=9.43880.12  ,  даже  похожее   на  правду   !!



Литература     

1:   А.С. Золкин.  Что надо  знать  при  написании  курсовой   работы  (Методические  рекомендации  для   студентов ).   Сибирский  физический   журнал  , 1995 ,  номер 4  ,  стр.65-71

2:  Б.А. Князев.  В.С. Черкасский.   Начало обработки  экспериментальных  данных  .

  Новосибирск : НГУ  ,1993 , 35 с.

3:  Х.-И. Кунце.   Методы  физических  измерений  .   М .:    Мир. ,  1989 , 213 с.

4:  Лабораторные   занятия  по  физике  (для  МФТИ)!   под   ред.  Л. Л. Гольдина . М.,  Наука.,  1983,  703 с.