Порядок выполнения работы. Пушка устанавливается вертикально (рис.5.1)

Пушка устанавливается вертикально (рис.5.1). Пружина пушки не используется. Зацеп удерживает фигурный груз за выемку в теле груза и находится в нижнем положении. При этом груз оказывается непосредственно перед входом в первый датчик пушки. Положение груза следует уточнить, аккуратно поднимая или опуская зацеп и определяя момент входа груза в фотодатчик по звуковому и световому сигналу схемы «ПУСК» таймера. Груз устанавливается чуть выше положения, при котором срабатывает датчик.

При отпускании груза определяется время падения между датчиками с высоты h = 250 мм.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА

При измерении времени падения важно, чтобы начало движения тела совпадало с началом отсчета времени. В нашем опыте это не так: тело невозможно установить строго в точке срабатывания датчика, и прежде, чем сработает первый фотодатчик, тело успевает пройти некоторое расстояние, которое трудно сделать менее 0, 3 мм. Это расстояние порядка 10^-3 высоты падения, но оно существенно влияет на результат измерения ускорения.

———————————————————® х

0 х ₁ х ₂

Рис.5.2 К определению погрешности измерения ускорения.

Пусть 0 - точка начала движения (рис. 5.2),

х ₁- точка срабатывания первого датчика,

х ₂- точка срабатывания второго датчика, при этом

х ₂ = х ₁ + h, где h - известное расстояние между датчиками.

При движении с ускорением а, тело пройдет расстояние h за время

,

которое и будет измерено таймером. Отсюда ускорение

. (*)

Полагая x ₁< < h, приходим к выражению

.

Если мы устанавливаем по возможности х ₁=0, то относительная погрешность результата равна последнему слагаемому в скобках, в котором в качестве х ₁ нужно рассматривать погрешность установки D x ₁:

Если же мы устанавливаем заранее измеренное значение х ₁ ¹ 0 и учитываем его в расчетах, то

при этом результат существенно точнее, что видно из примера:

h = 250 мм; D х ₁, мм = 0, 1 0, 3 1, 0

при х ₁ = 0 мм D а / а, % = 4 7 13

при х ₁=40 мм D а / а, % = 0, 1 0, 3 1, 0

Установив х ₁ в пределах 40-60 мм с погрешностью порядка 1 мм, получим вклад в погрешность результата (*) порядка 1%, что сравнимо с вкладом от погрешности измерения времени.