Diskussion af målingstyngdekraften med en barpendul?

Måling af tyngdekraft med en barpendul:En diskussion

En stangpendul, også kendt som en sammensat pendel, kan bruges til at bestemme accelerationen på grund af tyngdekraften (g) med rimelig nøjagtighed. Her er en sammenbrud af metoden og de involverede faktorer:

1. Princippet:

Bar Pendulums bevægelse styres af princippet om bevarelse af energi. Når den er fordrevet fra sin ligevægtsposition, svinger pendelen frem og tilbage og konverterer potentiel energi til kinetisk energi og tilbage. Oscillationsperioden (t), tiden for en komplet sving, er afhængig af pendelens treghedsmoment (I) og det gendannende drejningsmoment leveret af tyngdekraften.

2. Formlen:

Pendelens periode (t) på en bar pendul gives af:

`` `

T =2π√ (i / (mgd))

`` `

hvor:

* T er svingningsperioden

* Jeg er inerti -øjeblik om drejepunktet

* m er pendelens masse

* g er accelerationen på grund af tyngdekraften

* D er afstanden fra drejepunktet til massens centrum

3. Eksperimentet:

For at måle 'g' ved hjælp af en bar pendul følges følgende trin typisk:

* Konstruktion af pendelen: En ensartet bjælke med kendt masse og længde bruges med en skarp kant eller en knivkant, der fungerer som drejepunktet.

* måling af perioden: Pendelen indstilles i gang med en lille amplitude, og den tid, det tager for flere svingninger, måles. Perioden (t) beregnes ved at dele den samlede tid med antallet af svingninger.

* Bestemmelse af inerti -øjeblik (I): Dette beregnes ved hjælp af den parallelle akse -sætning under hensyntagen til formen og massefordelingen af ​​barpendelen. For en ensartet bjælke er inerti -øjeblik omkring drejepunktet i =(1/3) * ml² + md² (hvor L er længden af ​​stangen og d er afstanden fra drejepunktet til massens centrum).

* beregning af 'g': Ved hjælp af formlen ovenfor og de målte værdier for T, I, M og D beregnes accelerationen på grund af tyngdekraften (G).

4. Fejlkilder:

Flere faktorer kan påvirke målingens nøjagtighed:

* Luftbestandighed: Luftfriktion kan bremse pendelens svingninger, hvilket fører til en lidt længere målt periode.

* Friktion ved drejepunktet: Friktion ved pivotten kan også reducere amplituden af ​​svingninger og påvirke perioden.

* målefejl: Unøjagtige målinger af tid, masse, længde og position kan føre til fejl i den endelige værdi af 'G'.

* ikke-ensartethed af baren: Hvis bjælken ikke er perfekt ensartet, kan det beregnede inerti -øjeblik være unøjagtigt.

5. Fordele og ulemper:

Fordele:

* Relativt simpelt apparater og procedure.

* Kan udføres med let tilgængelige materialer.

* Giver en god forståelse af begrebet treghedsmoment og princippet om bevarelse af energi.

Ulemper:

* Modtagelig for fejl på grund af faktorer som luftmodstand og friktion.

* Mindre nøjagtige end andre metoder som den frie efterårsmetode eller Kater's pendel.

6. Konklusion:

Barpendulmetoden giver en enkel og praktisk måde at bestemme accelerationen på grund af tyngdekraften. Det er dog vigtigt at være opmærksom på de potentielle fejlkilder og tage passende skridt for at minimere deres indflydelse. Ved omhyggeligt at udføre eksperimentet og analysere resultaterne kan man opnå en rimelig tilnærmelse af værdien af ​​'G'.

Yderligere efterforskning:

* Eksperimentet kan forbedres ved at udføre flere forsøg med forskellige længder af pendelen og forskellige drejepositioner.

* Effekten af ​​luftmodstand kan undersøges ved at variere det omgivende lufttryk eller ved hjælp af et vakuumkammer.

* Mere nøjagtige resultater kan opnås ved at bruge en katers pendel, der er designet til at minimere virkningerne af friktion og luftmodstand.