Простий маятник LMEC-3 з електричним таймером

Вступ

Простий маятниковий експеримент є необхідним експериментом у базовій фізиці в коледжі та в навчанні фізики середньої школи. У минулому цей експеримент обмежувався вимірюванням періоду вібрації маленької кульки за умови простого маятника, виконуючи приблизно однакові періоди коливань під малим кутом, як правило, не включаючи залежність між періодом і кутом коливання. Для того, щоб вивчити взаємозв'язок між ними, періодичні вимірювання необхідно проводити під різними кутами повороту, навіть при великих кутах розмаху. Традиційний метод вимірювання циклу використовує хронометраж секундоміра, і похибка вимірювання велика. Для зменшення похибки необхідно взяти середнє значення після багатоперіодного вимірювання. Через існування демпфування повітря кут повороту зменшується із збільшенням часу, тому неможливо точно виміряти точне значення періоду розмаху під великим кутом. Після використання вбудованого перемикача датчика Холла та електронного таймера для реалізації автоматичного синхронізації, період простого маятника під великим кутом можна точно виміряти за кілька коротких вібраційних циклів, так що вплив амортизації повітря на кут повороту можна ігнорувати , а експеримент щодо взаємозв’язку періоду та кута повороту можна проводити плавно. Після отримання залежності між періодом і кутом повороту період вібрації з дуже малим кутом розмаху може бути точно виміряний екстраполяцією на нульовий кут повороту, щоб прискорення сили тяжіння можна було більш точно виміряти.

Експерименти

1. Виміряйте період коливання з фіксованою довжиною струни та обчисліть гравітаційне прискорення.

2. Виміряйте період коливання, змінюючи довжину струни, і обчисліть відповідне гравітаційне прискорення.

3. Переконайтеся, що період маятника пропорційний квадрату довжини струни.

4. Виміряйте період коливання, змінюючи початковий кут розмаху, та обчисліть гравітаційне прискорення.

5. Використовуйте метод екстраполяції для отримання точного прискорення гравітації при надто малому куті розмаху.

6. Вивчіть вплив нелінійного ефекту під великими кутами розмаху.

Технічні характеристики