BÀI 3. KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO. ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO
5.2.2. Đo gia tốc rơi tự do g
h (m)
t(ms)
2
2
g = 2h m / s Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung t
bình
0,10 142,132 142,117 142,491 142,387 9,864823 0,15 173,720 175,661 173,991 174,457 9,856993 0,20 203,514 201,346 201,853 202,238 9,779901 0,25 222,559 234,824 221,495 226,293 9,764000 0,30 248,201 248,592 249,663 248,819 9,691348 0,35 268,824 268,146 268,197 268,389 9,717815 0,40 286,122 285,369 285,245 285,579 9,809287 0,45 302,112 303,381 302,671 302,721 9,821038 0,50 320,170 320,109 319,553 319,944 9,769044 0,55 334,600 334,539 335,015 334,718 9,818260 0,60 349,158 350,093 349,692 349,648 9,815652
TRUNG BÌNH 9,791651
- Vẽ đồ thị mô tả độ lớn gia tốc trọng trường tương ứng với mỗi độ cao rơi khác nhau trên mặt phẳng tọa độ (g, h)
Hình 3.5: Đồ thị mô tả các giá trị gia tốc trọng trường ở mỗi độ cao khác nhau
- Nhận xét kết quả tính gia tốc g
+ Từ đồ thị ta thấy đồ thị các giá trị gia tốc trọng trường ở mỗi độ cao khác nhau trên mặt phẳng tọa độ (g, h) là một đường thẳng song song với trục Oh. Điều này chứng tỏ rằng, gia tốc trọng trường g ở mỗi độ cao rơi khác nhau thì có độ chênh lệch không đáng kể, coi nhƣ không đổi với mọi vị trí h nhỏ.
+ Giá trị g tính đƣợc là g = 9,79 m/s2. Giá trị lý thuyết là g = 9,81 m/s2. Giá trị đo đƣợc không sai lệch lắm so với giá trị lý thuyết. Điều này chứng tỏ bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do này khá chuẩn.
5.3. Nhận xét
5.3.1. Sai số phép đo
- Thí nghiệm này tuy khá chính xác những vẫn còn sai số với nguyên nhân chính vẫn là chủ quan nơi người thí nghiệm
+ Mắt người thí nghiệm không đặt vuông góc với thước milimet.
+ Các yếu tố bên ngoài nhƣ gió, lực cản không khí … làm cho quả cầu này không rơi theo một đường thẳng đứng hoàn toàn.
- Vì vậy để hạn chế nguyên nhân sai số trong bài thí nghiệm này thì
+ Đọc kĩ cơ sở lý thuyết và cách sử dụng và nguyên lý hoạt động của các loại máy: Máy đếm đa năng “Universal Counter”, các thiết bị giữ thả hay đĩa đỡ.
+ Mắt người thí nghiệm đặt vuông góc với vạch chia của thước milimet.
+ Thực hiện thí nghiệm trong phòng kín, nơi thoáng mát, ít gió, tắt quạt để tránh ảnh hưởng tới sự rơi của vật cầu.
+ Hoạt động nhóm một cách tích cực, phân chia công việc hợp lý và hiệu quả, phối hợp với nhau một cách chặt chẽ.
5.3.2. Nhận xét về bộ dụng cụ - Ƣu điểm:
+ Bộ thiết bị khảo sát sự rơi tự do và đo gia tốc trọng trường này là một bộ thiết bị cực kỳ hiện đại của Đức.
+ Bộ thí nghiệm này so với bộ thí nghiệm ở trường phổ thông có nhiều ưu điểm hơn. Bộ thí nghiệm ở phổ thông dùng đồng hồ đo thời gian hiện số với 4 chữ số đơn vị là giây. Còn bộ thí nghiệm của Đức này dùng máy đếm đa năng “Universal Counter” với màn hình 6 chữ số với nhiều đơn vị khác nhau, về mặt thời gian thì có hai loại đơn vị là s và ms, chính xác hơn rất nhiều.
+ Bộ thí nghiệm ở trường phổ thông dùng nam châm và cổng quang điện để đóng vai trò bắt đầu và kết thúc việc đếm. Ban đầu cho nam châm hút vật, khi ấn nút trên hộp công tắc để nam châm không còn hút vật nữa làm vật rơi và đồng thời đồng hồ bắt đầu chạy thời gian. Tuy nhiên độ trễ của từ trường sẽ làm cho thời gian vật rơi (từ tính nam châm mất đi thì vật mới rơi đƣợc) với thời gian đồng hồ bắt đầu chạy chênh lệch, gây sai số lớn. Còn đối với bộ thí nghiệm của Đức này thì người ta hoàn toàn dùng các thiết bị cơ học để đóng vai trò bắt đầu và kết thúc việc đếm của máy
đo. Ban đầu kẹp vật giữa “thiết bị giữ - thả”, khi thả “nút giữ vật” thì vật rơi làm mạch coi nhƣ bị hở, bắt đầu việc đếm thời gian. Khi vật va chạm vào đĩa đỡ thì máy lập tức ngừng việc đếm thời gian lại, rất gọn gàng, không còn bị trễ nhƣ bộ thí nghiệm ở phổ thông nữa.
+ Ngoài ra, các thiết bị giá đỡ hay đế đỡ đều rất bằng phẳng và chắc chắn. Điều này làm cho vật rơi rơi thẳng đứng, không còn cần phải dùng dây dọi rồi điều chỉnh đế ba chân nhƣ ở phổ thông nữa.
+ Bên cạnh việc đo thời gian, thì máy đếm đa năng này có thể đƣợc dùng để làm nhiều công việc khác nữa, nhƣ là đếm tần số, vận tốc v.v… rất là tiện lợi, áp dụng vào cùng lúc đƣợc nhiều loại thí nghiệm khác nhau.
- Nhƣợc điểm:
+ Bộ thí nghiệm này tương đối cồng kềnh, có rất nhiều phụ kiện kèm theo nên khi di chuyển hơi khó khăn. Đặc biệt là máy đếm đa năng “Universal Counter” khá nặng.
+ Giá thành khá đắt.
Kết luận bài 3
Bộ thí nghiệm này rất dễ dùng và có độ chính xác cao. Chúng ta nên đƣa bộ thí nghiệm và bài thí nghiệm này vào chương trình phổ thông, cụ thể là Vật lý 10 để cho học sinh dễ dàng thực hành để từ đó hiểu hơn về sự rơi tự do. Mặc dù bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do ở phổ thông cũng khá tốt, tuy nhiên sai số tương đối lớn, gây khó khăn cho học sinh trong việc giải thích.
BÀI 4. KHẢO SÁT CHU KÌ CON LẮC ĐƠN