Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με φωτοπύλη - Multilog
Γουρζής Στάθης – Φυσικός Συνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2012 Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος
Όλα τα πλαίσια είναι από το βιβλίο της Φυσικής B΄Λυκείου Γενικής Παιδείας …
T
2
l g
2
T 4
2
l g
g
4
2 2
l
Ο προηγούμενος τύπος, μας λέει ότι αν γνωρίζουμε, σε μια γραμμική αρμονική ταλάντωση, το μήκος l και μετρήσουμε και την περίοδο Τ, μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας g …
Στο εργαστήριο, για να μετρήσουμε την περίοδο μιας αρμονικής ταλάντωσης, θα χρησιμοποιήσουμε …
Βάσεις στήριξης, σφιγκτήρες και συνδέσμους …
Μεταλλικές ράβδους και άγκιστρα …
Για να κατασκευάσουμε το εκκρεμές, θα χρειαστούμε μια μικρή, και αρκετά ελαφριά, πλαστική σφαίρα, πετονιά και κόλα …
Αισθητήρες Χρόνου Φωτοπύλες
Βέβαια, θα χρησιμοποιήσουμε το Multilog και την φωτοπύλη, που μετρά χρόνο…
Στερεώνουμε με κόλα την μια άκρη της πετονιάς …
… και μετράμε, τεντώνοντας και στερεώνοντας την πετονιά, μήκος εκκρεμούς 1 m …
To 1 μέτρο μήκος εκκρεμούς, το μετράμε περίπου, από το θεωρητικό κέντρο βάρους της σφαίρας…
1m
… και τοποθετούμε την μια μεγάλη μεταλλική ράβδο …
Χρησιμοποιώντας συνδέσμους, προεκτείνουμε, με μια ακόμα μεγάλη μεταλλική ράβδο, το ύψος της ταλάντωσης μας…
Χρησιμοποιούμε τώρα την μικρή μεταλλική ράβδο και αναρτούμε το άγκιστρο με το πλαστικό εκκρεμές, που έχουμε κατασκευάσει …
Κατασκευάζουμε, την βάση στήριξης της φωτοπύλης και στερεώνουμε πάνω στο σύνδεσμο τον αισθητήρα …
Τοποθετούμε τις δύο διατάξεις, τις δύο βάσεις, σε τέτοια θέση, ώστε να μπορεί να εκτελείται η ταλάντωση και ταυτόχρονα να γίνονται και οι μετρήσεις …
Ανοίγουμε το MultiLog…
Συνδέουμε την φωτοπύλη με το Multilog…
Πατάμε «Port» και βλέπουμε στην οθόνη «Voltage» …
… και με το κουμπί «Range» βλέπουμε στην οθόνη «0 – 5 V» …
Ανοίγουμε το πρόγραμμα DB-Lab 3.2…
Στο μενού «Καταγραφέας», επιλέγουμε «Πίνακας ελέγχου» …
Στο μενού «Σημεία» επιλέγουμε «2000» και στο «Ρυθμό», επιλέγουμε «100 μετρήσεις ανά δευτερόλεπτο» …
Ξεκινάμε την ταλάντωση, προσέχοντας
την γωνία φ να έχει αρκετά μικρές τιμές …
Ξεκινάμε τώρα τις μετρήσεις …
… και το Multilog καταγράφει …
Με τις ρυθμίσεις που έχουμε κάνει καταγράφονται 10 ταλαντώσεις …
Από το μενού «Προβολή», επιλέγουμε «Κύλιση Γραφήματος»…
Τοποθετούμε, με κλικ του ποντικιού, τους δείκτες και μετράμε την περίοδο Τ = 2.0 second …
Μήκος εκκρεμούς
l
1
Αριθμός π
π
3,141592
Περίοδος
T
2
Επιτάχυνση της βαρύτητας
g
m
s
9,86960029 m/s2
Χρησιμοποιώντας το Excel, υπολογίζουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας, κοντά στο g = 9,8696 m/s2
Σφάλμα θεωρητική τιμής και πειραματικού αποτελέσματος :
Σ = -0,6 %
Επαναλαμβάνουμε την ταλάντωση και μετράμε …
Τοποθετούμε πάλι, με κλικ του ποντικιού, τους δείκτες και μετράμε την περίοδο Τ = 1.92 second …
Μήκος εκκρεμούς
l
1
m
Αριθμός π
π
3,141592
Περίοδος
T
1,92
s
Επιτάχυνση της βαρύτητας
g
10,70920171
m/s2
Χρησιμοποιώντας το Excel, υπολογίζουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας, κοντά στο g = 10,7092 m/s2
Σφάλμα θεωρητική τιμής και πειραματικού αποτελέσματος :
Σ = -9,2 %
Για μια ακόμα ταλάντωση έχουμε …
Τοποθετούμε πάλι τους δείκτες και μετράμε την καινούργια περίοδο Τ = 1.96 second …
Μήκος εκκρεμούς
l
1
m
Αριθμός π
π
3,141592
Περίοδος
T
1,96
s
Επιτάχυνση της βαρύτητας
g
10,27655174
m/s2
Χρησιμοποιώντας το Excel, υπολογίζουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας, κοντά στο g = 10,2765 m/s2
Σφάλμα θεωρητική τιμής και πειραματικού αποτελέσματος :
Σ = -4,8 %
Τέλος πειράματος…