對於一個理想的單擺,在幅角很小時,其振動周期T和擺長L有如下關係
根據(1)式,利用單擺通過測L和T,即可測定當地的重力加速度g。g的相對誤差為:
通過適當增加擺長用米尺測L,可使L的相對誤差很小。因此,為減小g的相對誤差,關鍵是要準確地測量周期。顯然,如果只觀測一個周期的時間T,因秒表啟動和停止有一定的計時誤差△t,將使測周期
振動次數容易使人疲勞,而且常常數錯。下面介紹一種測周期的統計方法——漸進法。用這種方法測周期也要累計振動次數,但由於數目較少,不會使人感到枯燥,從而減少出錯機會。方法如下:
1 先測10次全振動的時間
由此得到的周期值不夠精確,可作為第一次近似值,並用T′表示。
設 10T′=19.48s
則 T′=1.948s
2 確定一個計時總誤差不超過一個周期的總時間
若秒表啟動和停止的計時間誤差△t=0.2s,通過測10次全振動時
全振動的累計時間誤差也只有2s,約一個周期。100次全振動的總時間為100T≈100T′=194.8s,在3min以上。
3 確定全振動次數
設某次當單擺由左向右經過平衡位置時啟動秒表,秒表開始走動,經過約3min再觀察單擺,當某次它又由左向右經過平衡位置時,按下按鈕,秒錶停止走動。記下N次全振動的總時間tN。
設tN=3min10.5s=190.5s
算出的N非整數,是因為T′存在一定的誤差。取整數N=98一定是準確的全振動次數(若計算出的N≈102.1,則取整數N=102)
4 確定周期T
顯然T值比T′值精確,而且避免了累計振動次數過多所帶來的眼睛疲勞和計數錯誤的缺點,只須在初、終兩次按表力求準確即可。可按下法按表:
當單擺平穩地在一個平面內振動時,首先熟悉它經過平衡位置的情況,眼看而口念:「0」、「0」……,使自己合著單擺振動的節拍讀音。當自己有把握了,在念到某個「0」時,按下秒表開始計時;在終止計時時,也按同樣的方法按表。這樣可使測周期的誤差大大減小。
來源:慧師網
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