Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego
za pomocą wahadła rewersyjnego i matematycznego

Informacje do doświadczenia

• Numer stanowiska w pracowni: 102 (sala 217).
• Doświadczenie wykonać na podstawie opisu zawartego w skrypcie [1].
• Film instruktażowy jest dostępny na stronie (www).

Przebieg doświadczenia

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego

1. Umocować czujnik fotoelektryczny tak, aby w jego szczelnie znajdowała się kulka wahadła matematycznego.
2. Wykonać pomiary dla kilku długości (l) wahadła, każdorazowo mierząc trzykrotnie czas trwania dziesięciu wahnięć (t_m).
3. Zanotować dokładności pomiarów czasu (Δt) oraz długości wahadła (Δl).

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

1. Określić położenie (x_A, x_B) osi obrotu wahadła wykorzystując skalę umieszczoną na pręcie. Oznaczyć oś położoną na skali dla mniejszej wartości jako oś A, drugą - oś B.
2. Zanotować dokładność, z jaką określane jest położenie elementów na pręcie (Δx).
3. Umocować czujnik fotoelektryczny tak, aby koniec wahadła znajdował się w jego szczelinie.
4. Zmieniając położenie (x) ciężarka, wykonywać pomiar czasu trwania 10 wahnięć wahadła zawieszonego kolejno na każdej z osi obrotu (t_A(x), t_B(x)). Położenie ciężarka zmieniać co 5 cm. Zanotować dokładność pomiaru czasu (Δt).

Opracowanie wyników

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego

1. Obliczyć okresy drgań wahadła matematycznego (T_m(l)).
2. Znając długości wahadła matematycznego i okres jego wahań obliczyć (dla każdej długości) wartość przyspieszenia ziemskiego (g_m(l)).
3. Na podstawie otrzymanych wyników obliczyć średnie przyspieszenie ziemskie wyznaczone za pomocą wahadła matematycznego (g_m).
4. Obliczyć niepewność tego przyspieszenia (Δg_m) oraz przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

1. Określić długość zredukowaną wahadła rewersyjnego (l_r = x_B - x_A). Określić jej niepewność (Δl_r).
2. Na jednym wykresie wykreślić zależności t_A = ƒ(x) i t_B = ƒ(x). Zaznaczyć dokładność pomiaru co najmniej jednego punktu (prostokąt błędu – Δx, Δt).
3. Odczytać z wykresu czas trwania ruchu wahadła rewersyjnego (t_r). Czas ten odpowiada punktowi przecięcia wykresów. Oszacować błąd (Δt_r), jaki popełniono odczytując czas z wykresu.
4. Obliczyć okres ruchu wahadła rewersyjnego (T_r) oraz określić jego niepewność (ΔT_r).
5. Znając długość zredukowaną wahadła rewersyjnego i okres jego drgań obliczyć przyspieszenie ziemskie (g_r) oraz niepewność tego przyspieszenia (Δg_r).
6. Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).

Ponadto

1. Porównać wyniki otrzymane dla wahadła rewersyjnego i matematycznego z danymi dostępnymi w literaturze.
2. Zapisać wnioski.