Xác định gia tốc trọng trường bằng cách khảo sát dao động của con lắc vật lý | Bài thí nghiệm số 2 Môn: Vật lý Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Ngày tháng ..............
..............năm.................. Phòng thí nghiệm: ............................
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 sinh viên Nhóm: 7 Nhận xét của GV 1. Nguyễn Đinh Như Quỳnh Thứ 5 2. Mai Khắc Quyền Tiết 9-10 3. Nguyễn Minh Tâm
A – CÂU HỎI CHUẨN BỊ
1. Định nghĩa con lắc thuận nghịch. Nêu rõ nguyên nhân gây ra dao động của con lắc?
Từ tính chất hết sức đặc biệt của con lắc vật lý, người ta đã chế tạo ra con lắc thuận
nghịch, hay con lắc vật lý có hai điểm treo O và O ₁
, theo đó dù treo ở đầu nào đi nữa, ₂
chu kì dao động vẫn không bị thay đổi.
Ta có thể treo con lắc dao động quanh một trong hai điểm O , O ₁ , ₂ khi ấy con lắc dao
động như một con lắc vật lý
thông thường với chu kì:
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?
Khởi động máy do thời gian. Vặn núm "Mode" sang chế dộ N = 50 chu kì. Chọn thang
do 99.99 giây. Kiểm tra hoạt động của máy do thời gian bằng cách thử cho con lắc
dao động. Khi tia hồng ngoại của cảm biến bị che khuất lần đầu tiên, đồng hồ đo thời
gian sẽ được kích hoạt. Mỗi lần tia hồng ngoại bị che khuất khi con lắc đi qua, bộ đếm
lượt sẽ cộng thêm 1 đơn vị. Đến khi đạt số lượt bằng 51, hệ thống đếm sẽ dừng lại.
Đồng hồ cho ra thời gian dao động của N=50 chu kì.
Ta có thể khởi động lại máy do thời gian bằng nút "Reset".
*Lưu ý: Góc lệch ban đầu của con lắc ngang bằng với vị trí của khe cảm biến, đảm
bảo sao cho mỗi chu kì dao động, con lắc chỉ quét qua khe cảm biến 1 lần.
Ta tiến hành các lần đo đạc như sau:
- Vặn quả nặng B sát vào phía dao O (a = 0) Cho con lắc dao độn ₂ g quanh lưỡi dao
O đo thời gian của N chu kì dao động, ghi số liệu vào bảng 1. ₁
- Cho con lắc dao động quanh lưỡi dao O Do thời gian của N chu kì ₂ dao động, ghi số liệu vào bảng 1.
- Nơi quả nặng B ra phía ngoài thêm 5 mm (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 đo bằng thước kẹp.
- Chiều dài rút gọn L của con lắc, hay khoảng cách giữa hai điểm treo O , O ₁ , có thể ₂ đo bằng thước.
Từ bảng 1 tính chu kì dao động trong mỗi trường hợp.
Dựng đồ thị của hai hàm số T (a) và T ₁
(a) trên cùng một hệ trục tọa độ. Giao điểm của ₂
hai đường cong đồ thị sẽ cho ra chu kì dao động chung T cho cả hai đầu. Cũng chính
khi đạt chu kì này, khoảng cách O O ₁
giữa hai điểm treo trở thành độ dài rút gọn L của ₂ con lắc.
Tỉnh gia tốc trọng trường theo công thức:
Tính các sai số và viết giá trị thực nghiệm của gia tốc trọng trường.
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 gia tốc trọng trường dựa trên dao động của con lắc:
L: Độ dài rút gọn của con lắc (khoảng cách O O ₁ giữa hai điểm treo) ₂
T: Chu kì dao động của con lắc = 3,14
5. Nêu cấu tạo chính của thước kẹp? Trình bày ngắn gọn cách đọc một giá
trị trên thước kẹp?
Thông thường, thước kẹp được sản xuất với các giới hạn của thước đo là
150mm, 200mm, 300mm, 500mm, 1000mm. Cho nên chúng ta cũng hay được nghe là
thước kẹp 150mm, thước kẹp 200mm....
- Bước 1: Trước khi tiến hành đo người dùng cần kiểm tra xem đã kéo hết du xích về
vị trí 0 chưa? Đồng thời, kiểm tra bề mặt vật đo, cần đảm bảo chúng được vệ sinh sạch sẽ.
- Bước 2: Khi thực hiện đo, người dùng cần giữ 2 mặt phẳng của thước song song với kích thước cần đo.
- Bước 3: Sử dụng hàm trên để đo đường kính bên trong và hàm dưới đo đường kính ngoài.
- Bước 4: Dùng vít giữ hàm cố định, sau đó đưa vật ra ngoài.
- Bước 5: Đọc kết quả trên thân thước chính và thước phụ.
B. XỬ LÝ SỐ LIỆU - TRÌNH BÀY KẾT QUẢ
1. Mục đích bài thí nghiệm:
Xác định gia tốc trọng trường dựa trên dao động của con lắc.
2. Bảng số liệu:
- Chiều dài con lắc vật lý: L = 70 cm
- Độ chính xác của máy đo thời gian MC-963A: 0,01s
- Độ chính xác của thước kẹp: 0,02 mm a (mm) t (s) ₁ T (s) ₁ t₂ (s) T₂ (s) 0 84.18 1.6836 84.01 1.6802 5 84.22 1.6844 84.04 1.6808 10 84.25 1.6850 84.08 1.6816 15 84.27 1.6854 84.11 1.6822 20 84.31 1.6862 84.15 1.6830 25 84.34 1.6868 84.20 1.6840 30 84.37 1.6874 84.24 1.6848 35 84.41 1.6882 84.29 1.6858 Tính sai số ΔT :
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
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).
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
4. Tính gia tốc trọng trường g:
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
5. Tính các sai số của g, cho Δπ = 0,0016 và π = 3,14
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
c. Viết kết quả đo g:
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
d. Nhận xét kết quả đo:
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………