Измерение ускорения свободного падения
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» )
1. Введение
Цель : 1) Ознакомиться с устройством цифрового осциллографа и приобретение навыков работы с таким прибором.
2) Измерение ускорения свободного падения.
3) Анализ ошибок.
2. 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.
2.1. 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.
2.2. 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.
2.3. 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).
3. Анализ результатов измерений
3.1. Обработка результатов
Воспользовавшись формулой мы без труда, зная значения , и можем посчитать значение G.
3.2. 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
4. 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!!!
5. 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 :) !!
6. 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.