KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ – XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG

GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ – XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Nhận xét: - Thí nghiệm liên quan tới kiến thức bạn học chương trình vật lý lớp 12 – lắc vật lý  vật rắn dao động quanh trục nằm ngang cố định khơng qua trọng tâm G - Thao tác thí nghiệm đơn giản dễ làm, cần cẩn thận chút làm ngon lành Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Trước hết ta tìm hiểu sơ qua dao động lắc vật lý Nhìn hình vẽ ta thấy lực khiến lắc dao động lực P hay xác thành phần Pn (vì hướng vị trí cân bằng) Chú ý phương trọng lực P qua khối tâm G lắc  thí nghiệm dịch chuyển khối tâm nhờ gia trọng - Như ta biết lúc chu kì lắc qn tính tính theo cơng thức: 𝐼1 𝑇1 = 2𝜋√ 𝑔𝑚𝐿1 L1 đoạn O1G, I1 momen quán tính lắc so với trục quay - Bây đổi trục sang O2 tương tự ta có: Hình Con lắc vật lý 𝐼2 𝑇2 = 2𝜋√ 𝑔𝑚𝐿2 - Chú ý lắc vật lý ta tìm điểm O2 cho T2 T1  ta có lắc thuận nghịch Tuy nhiên, việc cố định vị trí khối tâm G tìm điểm O2 khơng khả thi chẳng nhẽ khoan chi chít lỗ đường O1G để mị mẫm điểm O2 thõa mãn  giải pháp sử dụng gia trọng C để thay đổi vị trí khối tâm - Mục đích thứ hai thí nghiệm ứng dụng lắc thuận nghịch để xác định gia tốc trọng trường Việc tính tốn cơng thức gia tốc trọng trường trình bày kỹ tài liệu hướng dẫn  có cơng thức cuối sau: 𝐿 𝑔 = 4𝜋 2 𝑇 Trong L = O1O2 (đã biết), T chu kỳ lắc thuận nghịch (đại lượng cần xác định) - Tiếp theo tìm hiểu sơ đồ thí nghiệm: GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 1,2 Hai lưỡi dao (nói dao cho oai thực giống đầu tuốc nơ vít  tựa lên kinh lắc lư qua lại xung quanh lưỡi dao) kim loại, có gắn cố định nặng 3, C gia trọng  nhiệm vụ điều chỉnh điều chỉnh thay đổi vị trí khối tâm Giá đỡ  ko cần quan tâm Cảm biến  đếm số dao động cho bạn nên công ngồi đếm dao động Mấy phận lại giá, vít,… khơng quan trọng nên tơi khơng đề cập Ngồi cịn phận mà hình vẽ khơng có máy đo thời gian hiển thị số Các bạn cần nắm thông số máy Hình Bộ thí nghiệm    Chuyển mạch MODE vị trí n = 50 Thang đo 99.99 RESET: để đưa đồng hồ giá trị Bộ đếm Cổng quang cảm biến nối vào Cơng tắc bật tắt Hình Đồng hồ đo thời gian số 3.2 Quá trình đo cần ý: - Điều chỉnh gia trọng phải nhẹ nhàng (vặn từ từ đừng vặn hùng hục  bạn nữ Bách khoa vặn ác liệt lắm) - Khi lắp xong phải kiểm trạng thái đồng hồ đếm xem thông số thiết lập chưa - Chú ý kéo lắc khỏi vị trí cân góc lệch phải nhỏ đừng để góc lệch lớn a Tìm vị trí x1: B0: Kiểm tra đồng hồ đếm bật chưa? Nếu chưa bật bật lên B1: Vặn sát gia trọng nặng  đặt lắc theo chiều thuận (chữ “thuận” xuôi chiều hướng phía mình)  khơng biết xi chiều tốt bạn nên hỏi giáo viên hướng dẫn B2: Kéo lắc đến vị trí che cổng quang lệch chút (hình vẽ) thả tay: B3: Bấm reset để bắt đầu đo  ghi kết 50T1 B4: Đảo chiều lắc  đo 50T2 GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 B5: Vặn gia trọng đến vị trí cách vị trí ban đầu 40mm (xác định thước kẹp bạn xác định số vịng quay tơi nhớ khơng nhầm vịng 1mm phải  bạn quay đủ 40 vòng xong) B6: Lại tiếp tục đo 50T1 50T2 B7: Nhanh chóng vẽ đồ thị để tìm điểm x1 giao hai đường 50T1 đường 50T2 Hình Đồ thị thu từ bảng Để xác định cho ta sử dụng phương pháp tỷ lệ  dùng thước đo khoảng cách đoạn 0-X1 (màu xanh) X1-40 (màu đỏ) Sau sử dụng tỷ lệ xong: 𝑋1 𝑚à𝑢 𝑥𝑎𝑛ℎ = 40 𝑚à𝑢 đỏ B8: Đưa giá trị x1 cho giáo viên hướng dẫn kiểm tra xem ok chưa? OK tiếp tục khơng OK xin chia buồn b Khảo sát vị trí x1 để xác định giá trị tối ưu - Thực ta xác định xác giá trị x1 từ đồ thị có q nhiều sai số ảnh hưởng đến kết Phần a đơn giúp cho giới hạn khu vực cần khảo sát (sẽ nằm xung quanh giá trị x1) - Vậy làm để xác định xác giá trị x1? Very sim pờ  đo biết liền  bạn đo 50T1 đo 50T2  đến có trường hợp xảy ra:  50T1 = 50T2: trường hợp siêu rùa  xác suất trường hợp gần  ko xét đến làm   50T1 > 50T2: Quan sát đồ thị ta thấy điểm ta khảo sát nằm bên phải x1 tối ưu  cần dịch bên trái  vặn gia trọng C lại gần nặng chút (nhớ chút thơi nhé)  sau khảo sát 50T1 50T2 xem chưa?  50T1 < 50T2: Ngược lại trường hợp  vặn gia trọng C xa nặng - Như vậy, sau bạn tìm giá trị x1 tối ưu bạn cần đo 50T1 lần, 50T2 lần ghi kết vào bảng xong GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 P/S: Nói chung chả có khó đâu Cứ làm theo hướng dẫn 99% bạn qua % không qua không làm theo hướng dẫn khơng thí nghiệm thơi  Xử lý số liệu: - Khá dễ bạn đọc sai số  việc tính tốn điền kết xong (chẳng phải chém gió nhiều) Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^