- -
1. Několika různými metodami změřte hodnotu tíhového zrychlení. 2. Zjištěný údaj porovnejte s předpokládanou hodnotou.
Vypracoval: <Jméno> <Příjmení> Třída: <třída> Datum: <datum> Úkoly 1. Určete přibližnou hodnotu tíhového zrychlení na základě měření doby volného pádu. 2. Určete tíhové zrychlení pomocí kyvadla. 3. Zjištěné údaje statisticky zpracujte a porovnejte s předpokládanými hodnotami. Pomůcky Malé ocelové kuličky a jiné drobné (i větší) nerozbitné předměty vhodné pro pád, stopky, měřicí pásmo, nit, malá kulička nebo váleček s háčkem nebo otvorem pro zavěšení na nit, pravítko, metr Postup práce 1. Vyklidíme a zabezpečíme prostor v šachtě vedle schodiště, přičemž důsledně dodržujeme zásady bezpečnosti pohybu v blízkosti zábradlí! Měřicím pásmem zjistíme svislou výšku šachty od podlahy v přízemí po podlahu v nejvyšším možném patře (s). Na podlahu v patře položíme těsně ke kraji šachty různé předměty určené pro pád. Předměty necháme jednotlivě volně padat dolů a stopkami měříme dobu pádu (t). Ze zjištěných údajů vypočteme odpovídající hodnoty tíhového zrychlení, výsledky statisticky zpracujeme a správně prezentujeme s přihlédnutím k nepřesnostem měření. 2. Na stojan zavěsíme nit orientační délky 0,5 1 m a připevníme na ni zátěž. Délku takto vzniklého kyvadla co nejpřesněji změříme tyčovým metrem (l). Kyvadlo následně rozkýveme (s nepříliš velkým rozkyvem) a stopkami změříme dobu deseti po sobě následujících kmitů (t 10 ). Celé měření opakujeme několikanásobně jak pro tutéž délku kyvadla, tak i následně pro jiné délky. Ověříme zároveň, že doba kmitu by při zachování stejné délky kyvadla neměla záviset na hmotnosti zátěže. Ze zjištěných údajů vypočteme odpovídající hodnoty tíhového zrychlení, výsledky statisticky zpracujeme a správně prezentujeme. Kompletní zápis z laboratorní práce včetně výsledků přehledně zformátujeme v textovém editoru, v závěru práce zjištěné poznatky podrobně shrneme a porovnáme je s předpokládanou hodnotou tíhového zrychlení. Vypracovanou úlohu ve formátu PDF zašleme na e-mailovou adresu fyzika@gym-dk.cz nejpozději do data sděleného vyučujícím.
Vypracování 1. Měření tíhového zrychlení pomocí zjišťování doby volného pádu s [m] t [s] 10,32 1,55 1,42 1,52 1,55 1,52 1,42 1,52 t [s] Øt 1,50 Δt 0,03 δt 2,01% g [m.s 2 ] Øg 9,22 Δg 0,37 δg 4,03% g = (9,22 ± 0,37) g.cm 3 chyba měření 4,03 %
2. Měření tíhového zrychlení pomocí kmitání kyvadla l [m] l [m] l [m] 0,435 0,680 0,930 t 10 [s] t 10 [s] t 10 [s] 13,23 16,53 19,32 13,20 16,55 19,34 13,24 16,56 19,35 13,22 16,54 19,36 13,25 16,53 19,35 t 1 [s] Øg 1,323 1,654 1,934 Δg 0,001 0,001 0,001 δg 0,109% 0,063% 0,058% g [m.s 2 ] Øg 9,814 9,811 9,812 Δg 0,021 0,012 0,011 δg 0,218% 0,126% 0,116% g [m.s 2 ] Øg 9,812 Δg 0,015 δg 0,153% g = (9,812 ± 0,015) g.cm 3 chyba měření 0,153 %
Závěr Tíhové zrychlení by v našich podmínkách (severovýchodní Čechy) mělo nabývat hodnoty g = 9,814 m.s 2 <http://cs.wikipedia.org/wiki/t%c3%adhov%c3%a9_zrychlen%c3%ad>. Naším měření byly zjištěny hodnoty: 1. měřením pádu těles: g = (9,22 ± 0,37) m.s 2 δg = 4,03 % Tento výsledek je zatížen dosti velkou statistickou chybou a poměrně výrazně se odlišuje od předpokládaného údaje. Hlavními příčinami je nemožnost dostatečně přesného určení doby pádu těles (hlavně vlivem nesnadného rozpoznání okamžiku dopadu, ale i vlivem reakční doby člověka při stisku stopek apod.) a částečně i ovlivněním pádu odporem vzduchu. 2. měřením kmitů kyvadla g = (9,812 ± 0,015) m.s 2 δg = 0,153 % Hodnota tíhového zrychlení určená měřením kmitů kyvadla se od předpokládané hodnoty liší naprosto nepatrně (pouze o 0,02 %), což spolu s minimální statistickou chybou měření ukazuje na metodu, která je při pečlivém provedení velice vhodná pro praktické užití. Použité informační zdroje [1] LEPIL, O. Fyzika pro gymnázia Mechanické kmitání a vlnění. Praha: Prometheus, 1994. [2] BROŽ, J. a kol. Základy fysikálních měření. Praha: SPN, 1967. [3] MIKULČÁK, J. a kol. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. Praha: Prometheus, 2008. [4] SVOBODA, E. a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1991. [5] Technika kolem nás. Internetový portál [online]. Dostupné na URL: <http://technet.idnes.cz> [6] Wikipedia. Internetová encyklopedie [online]. Dostupné na URL: <http://cs.wikipedia.org/wiki/>