Απλό εκκρεμές LMEC-3 με ηλεκτρικό χρονόμετρο

Εισαγωγή

Το απλό εκκρεμές πείραμα είναι ένα απαραίτητο πείραμα στη διδασκαλία της βασικής φυσικής του κολεγίου και της φυσικής του γυμνασίου. Στο παρελθόν, αυτό το πείραμα περιορίστηκε στη μέτρηση της περιόδου δόνησης μιας μικρής σφαίρας υπό την κατάσταση απλού εκκρεμούς που κάνει περίπου ίση περίοδο ταλάντευσης σε μικρή γωνία, γενικά δεν περιλαμβάνει τη σχέση μεταξύ της περιόδου και της γωνίας ταλάντευσης. Προκειμένου να μελετηθεί η σχέση μεταξύ τους, η περιοδική μέτρηση πρέπει να πραγματοποιείται σε διαφορετικές γωνίες ταλάντευσης, ακόμη και σε μεγάλες γωνίες ταλάντευσης. Η παραδοσιακή μέθοδος μέτρησης κύκλου χρησιμοποιεί χειροκίνητο χρονόμετρο χρονισμού και το σφάλμα μέτρησης είναι μεγάλο. Για να μειωθεί το σφάλμα, είναι απαραίτητο να ληφθεί η μέση τιμή μετά από μέτρηση πολλαπλών περιόδων. Λόγω της ύπαρξης απόσβεσης αέρα, η γωνία ταλάντευσης εξασθενεί με την παράταση του χρόνου, οπότε είναι αδύνατο να μετρηθεί με ακρίβεια η ακριβής τιμή της περιόδου ταλάντευσης υπό μεγάλη γωνία. Μετά τη χρήση του ενσωματωμένου αισθητήρα Hall διακόπτη και του ηλεκτρονικού χρονοδιακόπτη για την πραγματοποίηση του αυτόματου χρονισμού, η περίοδος ενός απλού εκκρεμούς σε μεγάλη γωνία μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια σε μερικούς μικρούς κύκλους δόνησης, έτσι ώστε να μπορεί να αγνοηθεί η επίδραση της απόσβεσης αέρα στη γωνία ταλάντευσης και το πείραμα για τη σχέση μεταξύ της περιόδου και της γωνίας ταλάντευσης μπορεί να πραγματοποιηθεί ομαλά. Αφού επιτευχθεί η σχέση μεταξύ της περιόδου και της γωνίας ταλάντευσης, η περίοδος δόνησης με πολύ μικρή γωνία ταλάντευσης μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια με παρέκταση σε μηδενική γωνία ταλάντευσης, έτσι ώστε η επιτάχυνση της βαρύτητας να μπορεί να μετρηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Πειράματα

1. Μετρήστε την περίοδο ταλάντευσης με σταθερό μήκος συμβολοσειράς και υπολογίστε την επιτάχυνση της βαρύτητας.

2. Μετρήστε την περίοδο ταλάντευσης μεταβάλλοντας το μήκος της συμβολοσειράς και υπολογίστε την αντίστοιχη επιτάχυνση της βαρύτητας.

3. Βεβαιωθείτε ότι η περίοδος του εκκρεμούς είναι ανάλογη με το τετράγωνο του μήκους της συμβολοσειράς.

4. Μετρήστε την περίοδο ταλάντευσης μεταβάλλοντας την αρχική γωνία ταλάντευσης και υπολογίστε τη βαρυτική επιτάχυνση.

5. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο παρέκτασης για να αποκτήσετε ακριβή βαρυτική επιτάχυνση σε πολύ μικρή γωνία αιώρησης.

6. Μελετήστε την επίδραση της μη γραμμικής επίδρασης υπό μεγάλες γωνίες ταλάντευσης.

Προδιαγραφές