『壹』 威爾伯福斯擺實驗原理,所需器材及相關參數
威爾伯福斯擺由懸掛在豎直方向的螺旋彈簧和連接在彈簧末端的物塊組成。物塊既能在彈簧上上下運動,又能繞其豎直軸旋轉。探究這種擺的運動行為,以及它是如何依賴於相關參數的。
用單擺測定重力加速度
實驗目的:利用單擺測定當地重力加速度,鞏固和加深對單擺周期公式的理解。
實驗原理:單擺在擺角很小(小於5º)的情況下,可以看作間諧振動,其固有周期公式為 ,由此得:。據此,通過實驗方法測出擺長l和周期T,即可計算出當地的重力加速度。
實驗器材:鐵架台(帶鐵夾)、金屬小球、刻度尺、秒錶、細線。
實驗原理
設單擺長為 ,則擺的角加速度等於 ,即當擺角甚小時(一般講 5°),可認為 ,這時即振動的角加速度和角位移成比例,式中的負號表示角加速度和角位移的方向總是相反。此時單擺的振動是簡諧振動。從理論分析得知,其振動周期和上述比例系數的關系是 ,所以
式中 為單擺擺長,是擺錘重到懸點的距離, 為當地的重力加速度。變換式可得將測出的擺長 和對應和周期 代入上式可求出當地的重力加速度之值。
以上內容參考:網路-單擺實驗