Xác định gia tốc trọng trường bằng cách khảo sát dao động của con lắc vật lý | Bài thí nghiệm số 2 môn thí nghiệm vật lý 1

1. Định nghĩa con lắc thuận nghịch. Nêu rõ nguyên nhân gây ra dao động của con lắc?- Con lắc thuận nghịch là con lắc có đến hai điểm treo O1 và O2, ta có thể treo con lắc dao động quanh một trong hai điểm đó. Khi đó con lắc dao động như một con lắc vật lý thông thường với chu kỳ: - Nguyên nhân gây ra dao động của con lắc là do mômen quán tính I của trọng lực P tác dụng lên con lắc. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

12 6 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

6 trang 3 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
Ngày 25 tháng 03 năm 2024 Phòng thí nghiệm: A5402A
Bài thí nghiệm số 2:
XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CÁCH KHẢO SÁT DAO
ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ
Họ và tên SV Nhóm: 2 Nhận xét của GV
1. Huỳnh Phú Thuận Thứ: 3
2. Phạm Quốc Tuấn Tiết: 7-8
3. Lê Duy Thưởng
4. Phạm Thanh Tùng
A. CÂU HỎI CHUẨN BỊ
1. Định nghĩa con lắc thuận nghịch. Nêu rõ nguyên nhân gây ra
dao động của con lắc?
- Con lắc thuận nghịch là con lắc có đến hai điểm treo O1 và O2, ta có
thể treo con lắc dao
động quanh một trong hai điểm đó. Khi đó con lắc dao động như một con
lắc vật lý thông
thường với chu kỳ:
- Nguyên nhân gây ra dao động của con lắc là do mômen quán tính I của
trọng lực P tác dụng lên con lắc.
2. Hình ảnh bố trí dụng cụ thí nghiệm (có thể dùng hình vẽ tay
hoặc in hình ra rồi cắt dán vào bên dưới, sau đó chú thích tên
các chi tiết chính)
3. Hãy trình bày sơ lược các bước để lấy số liệu?
Ta tiến hành các bước để lấy số liệu như sau:
- Bước 1: Vặn quả nặng B sát vào phía dao O2 (a = 0). Cho con lắc dao động
quanh lưỡi dao O1, đo thời gian của N chu kỳ dao động, ghi số liệu vào bảng 1.
- Bước 2: Cho con lắc dao động quanh lưỡi dao O2. Do thời gian của N chu kì
dao động, ghi số liệu vào bảng 1.
- Bước 3: Nới quả nặng B ra phía ngoài thêm 5mm (a = 5) và tiếp tục lặp lại
phép đo trên, đến khi nào quả nặng B ra đến vị trí xa nhất có thể.
- Khoảng cách a do bằng thước kẹp.
- Chiều dài rút gọn L của con lắc, hay khoảng cách giữa hai điểm treo O1, O2,
có thể đo bằng thước.
4. Đại lượng cần xác định trong bài là gì? Hãy viết công thức và chú
thích các đại lượng có liên quan.
Cần xác định thời gian dao động của con lắc và chu kỳ dao động.
T =2 π
√
L
g
g
=
4 π
2
L
T
2
Chú thích:
• T: chu kỳ con lắc
• L: chiều dài con lắc
• g: gia tốc trọng trường
5.Nêu cấu tạo chính của thước kẹp? Trình bày ngắn gọn cách đọc
một giá trị trên thước kẹp?
- Cấu tạo chính của thước kẹp bao gồm: Mỏ đo trong, mỏ đo ngoài, thân thước,
vít giữ, thước phụ,
thước chính, bộ phận di động, thanh đo độ sâu.
- Cách đọc một giá trị trên thước kẹp: Kết quả đọc được trên thước sẽ bao gồm
phần nguyên và
phần thập phân, kích thước đo được sẽ là tổng của hai phần này.
Xác định phần nguyên: xem vạch 0 của du xích (phần thanh trượt trên thước
kẹp) trùng với vị trí
nào của thước chính thì đó là phần nguyên của kết quả. Giá trị phần nguyên
được đọc đến 1mm,
trường hợp mà hai vạch trên không trùng nhau thì lấy giá trị trên thước chính ở
vị trí vạch bên trái
gần nhất với điểm 0 của du xích.
Xác định phần thập phân: xem vạch nào của du xích trùng với vạch của thước
chính thì lấy số
thứ tự của vạch đó (tính từ 0) trên thước phụ nhân với độ chính xác của thước thì
ra phần thập
phân
B. XỬ LÝ SỐ LIỆU - TRÌNH BÀY KẾT QUẢ
1. Mục đích bài thí nghiệm:
-Xác định gia tốc trọng trường bằng cách khảo sát dao dộng con lắc vật lý
2. Bảng số liệu:
- Chiều dài con lắc vật lý: L = 70,5cm
- Độ chính xác của máy đo thời gian MC-963A: 0,01s
- Độ chính xác của thước kẹp: 0,02
a (mm) 1
t (s) T
1
(s) t
2
(s) T
2
(s)
0 83,75 1,675 84,09 1,6818
5 83,88 1,6776 84,13 1,6826
10 83,94 1,6788 84,15 1,683
15 84,03 1,6806 84,20 1,684
25 84,13 1,6826 84,24 1,6848
35 84,35 1,687 84.3 1,686
Tính sai số :
ΔT
∆ T γ
ℎt
=
√
(
ω
3
)
2
+
(
∆
max
3
)
2
=1,8
√
(
0,01
3
)
2
+
(
0,01
3
)
2
≈ 0,0085(s)
∆ T
=
∆ T
tℎ
50
= 1,7.10
-4
(s)
3.Vẽ đồ thị: Hàm T = f(a) và T = f(a) trên cùng một hệ trục tọa
1 2
độ. Từ đó xác định chu kỳ dao động
của con lắc vật lý. (Đồ thị có
thể vẽ tay hoặc vẽ trên excel).
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1.668
1.67
1.672
1.674
1.676
1.678
1.68
1.682
1.684
1.686
1.688
f(x) = 0.000117647058823528 x + 1.68193529411765
f(x) = 0.000318823529411766 x + 1.67548431372549
Đồ thị chu kỳ dao động của con lắc vật lý
Chu kỳ dao động của con lắc vật lý là giao điểm hai hàm số trong đồ thị hay
trung bình các giá trị đo được của T1 và T2:
∆ T
ℎt
=¿
∆ T
=
∆ T
ℎt
50
=1,6852(s)
4. Tính gia tốc trọng trường g
T
1
=T
2
=T =2 π
√
L
g
≈ 1,6852(s)
→ g=
(
2 π
)
2
∗ L
T
2
=
(
2 π
)
2
∗0,705
1,6852
2
≈ 9,80044(m/ s
2
)
5. Tính sai số của g
∆ π
π
=
0,0016
3,14
∆ L
h t
=¿
γ
√
(
ω
3
)
2
+
(
∆
max
3
)
2
=1,8
√
(
1
3
)
2
+
(
1
3
)
2
=0,85(mm)
Ta có :
g=
(
2 π
)
2
∗ L
T
2
=
(
2 π
)
2
∗ 0,705
1,685 2
2
≈ 9,80044 (m/s
2
)
→ ln g=ln 4+2 ln π + ln L− T2 ln
→ ε
g
=
∆ g
g
=
|
α ln g
απ
|
∗ ∆ π +
|
α ln g
αL
|
∗ ∆ L+
|
α ln g
αT
|
∗
∆ T =
2 ∆ π
π
+
∆ L
L
+
2 ∆ T
T
=2.
0,0016
3,14
+
0,85
705
+2.
1,7 .10
−4
1,685 2
≈ 2,4265.10
→ ∆ g
=ε
g
. g=2,4265. 10
−3
. 9,80044 ≈ 0,02378(m / s
2
)
c. :Viết kết quả đo g
g
=g ± ∆ g=9,80 ± 0,02m/ s
2
d. Nhận xét kết quả đo
Sai số của gia tốc trọng trường là không đáng và kết quả gần đúng với giá trị lí
thuyết nên kết quả có thể chấp nhận được so với thực tế.
| 1/6
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

Ngày 25 tháng 03 năm 2024 Phòng thí nghiệm: A5402A
Bài thí nghiệm số 2:
XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CÁCH KHẢO SÁT DAO
ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ Họ và tên SV Nhóm: 2 Nhận xét của GV 1. Huỳnh Phú Thuận Thứ: 3 2. Phạm Quốc Tuấn Tiết: 7-8 3. Lê Duy Thưởng 4. Phạm Thanh Tùng
A. CÂU HỎI CHUẨN BỊ
1. Định nghĩa con lắc thuận nghịch. Nêu rõ nguyên nhân gây ra
dao động của con lắc?
- Con lắc thuận nghịch là con lắc có đến hai điểm treo O1 và O2, ta có thể treo con lắc dao
động quanh một trong hai điểm đó. Khi đó con lắc dao động như một con lắc vật lý thông thường với chu kỳ:
- Nguyên nhân gây ra dao động của con lắc là do mômen quán tính I của
trọng lực P tác dụng lên con lắc.
2. Hình ảnh bố trí dụng cụ thí nghiệm (có thể dùng hình vẽ tay hoặc in hình ra rồi cắt dán vào bên
dưới, sau đó chú thích tên các chi tiết chính)
3. Hãy trình bày sơ lược các bước để lấy số liệu?
Ta tiến hành các bước để lấy số liệu như sau:
- Bước 1: Vặn quả nặng B sát vào phía dao O2 (a = 0). Cho con lắc dao động
quanh lưỡi dao O1, đo thời gian của N chu kỳ dao động, ghi số liệu vào bảng 1.
- Bước 2: Cho con lắc dao động quanh lưỡi dao O2. Do thời gian của N chu kì
dao động, ghi số liệu vào bảng 1.
- Bước 3: Nới quả nặng B ra phía ngoài thêm 5mm (a = 5) và tiếp tục lặp lại
phép đo trên, đến khi nào quả nặng B ra đến vị trí xa nhất có thể.
- Khoảng cách a do bằng thước kẹp.
- Chiều dài rút gọn L của con lắc, hay khoảng cách giữa hai điểm treo O1, O2, có thể đo bằng thước.
4. Đại lượng cần xác định trong bài là gì? Hãy viết công thức và chú
thích các đại lượng có liên quan.
Cần xác định thời gian dao động của con lắc và chu kỳ dao động.
T =2 π √ Lg
g= 4 π2 L T 2 Chú thích: • T: chu kỳ con lắc
• L: chiều dài con lắc
• g: gia tốc trọng trường
5.Nêu cấu tạo chính của thước kẹp? Trình bày ngắn gọn cách đọc
một giá trị trên thước kẹp?
- Cấu tạo chính của thước kẹp bao gồm: Mỏ đo trong, mỏ đo ngoài, thân thước, vít giữ, thước phụ,
thước chính, bộ phận di động, thanh đo độ sâu.
- Cách đọc một giá trị trên thước kẹp: Kết quả đọc được trên thước sẽ bao gồm phần nguyên và
phần thập phân, kích thước đo được sẽ là tổng của hai phần này.
Xác định phần nguyên: xem vạch 0 của du xích (phần thanh trượt trên thước kẹp) trùng với vị trí
nào của thước chính thì đó là phần nguyên của kết quả. Giá trị phần nguyên được đọc đến 1mm,
trường hợp mà hai vạch trên không trùng nhau thì lấy giá trị trên thước chính ở vị trí vạch bên trái
gần nhất với điểm 0 của du xích.
Xác định phần thập phân: xem vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính thì lấy số
thứ tự của vạch đó (tính từ 0) trên thước phụ nhân với độ chính xác của thước thì ra phần thập phân
B. XỬ LÝ SỐ LIỆU - TRÌNH BÀY KẾT QUẢ
1. Mục đích bài thí nghiệm:
-Xác định gia tốc trọng trường bằng cách khảo sát dao dộng con lắc vật lý 2. Bảng số liệu:
- Chiều dài con lắc vật lý: L = 70,5cm
- Độ chính xác của máy đo thời gian MC-963A: 0,01s
- Độ chính xác của thước kẹp: 0,02 a (mm) t1 (s) T1 (s) t2 (s) T2 (s) 0 83,75 1,675 84,09 1,6818 5 83,88 1,6776 84,13 1,6826 10 83,94 1,6788 84,15 1,683 15 84,03 1,6806 84,20 1,684 25 84,13 1,6826 84,24 1,6848 35 84,35 1,687 84.3 1,686 Tính sai số : ΔT
∆ T =γ √(ω)2+(∆max)2=1,8√(0,01)2+(0,01)2≈0,0085(s) ℎt 3 3 3 3 ∆ T ∆ T = t ℎ = 1,7.10-4 (s) 50
3.Vẽ đồ thị: Hàm T1 = f(a) và T2 = f(a) trên cùng một hệ trục tọa
độ. Từ đó xác định chu kỳ dao động của con lắc vật lý. (Đồ thị có
thể vẽ tay hoặc vẽ trên excel).
Đồ thị chu kỳ dao động của con lắc vật lý 1.688 1.686 f( f(x) x) = = 0.00011764 0.0003 70588 1882 235 35294 28 x + 11766 x + 1.68193529 1.6754 41176 8431 5 372549 1.684 1.682 1.68 1.678 1.676 1.674 1.672 1.67 1.6680 5 10 15 20 25 30 35 40
Chu kỳ dao động của con lắc vật lý là giao điểm hai hàm số trong đồ thị hay
trung bình các giá trị đo được của T1 và T2: ∆ T =¿ ℎ t
γ √(ω)2+(∆max)2=1,8√(0,01)2+(0,01)2≈0,0085(s) 3 3 3 3 ∆ T ∆ T = ℎt =1,6852(s) 50
4. Tính gia tốc trọng trường g
T =T =T =2 π √ L≈1,6852(s) 1 2 g
(2 π )2 ∗ L (2 π )2 ∗0,705 → g= =
≈ 9,80044( m/ s2) T 2 1,68522
5. Tính sai số của g ∆ π = 0,0016 π 3,14 ∆ L =¿ )2 h t
γ √(ω)2+(∆max =1,8√(1 )2+(1 )2=0,85(mm) 3 3 3 3
Ta có : (2 π )2∗ L (2π )2∗0,705 g= =
≈ 9,80044 (m/ s2) T2 1,685 22
→ ln g=ln 4+2 ln π +ln L− 2 ln T 0,0016 1,7 .10−4
→ ε = ∆ g =|α lng|∗ |∗
|∗∆T=2∆π+∆L+2∆T= + 0,85 + g
∆ π +|α lng ∆ L+|αln g 2. 2. ≈ 2,4265.10 g απ αL αT π L T 3,14 705 1,685 2
→ ∆ g=ε . g=2,4265. 10−3 . 9,80044 ≈ 0,02378(m / s2) g
c. Viết kết quả đo g:
g=g ± ∆ g=9,80 ± 0,02m / s2
d. Nhận xét kết quả đo
Sai số của gia tốc trọng trường là không đáng và kết quả gần đúng với giá trị lí
thuyết nên kết quả có thể chấp nhận được so với thực tế.