Определение ускорения свободного падения с помощью звуковых волн и фотокамеры.

МБОУ "Богашевская СОШ им. А.И. Федорова" Томского района

Исследовательская работа

"Измерение ускорения свободного падения с помощью звуковых волн и фотокамеры"                                

                                                

                                                                                    Выполнил: ученик 8а класса

                                                                                     Богашевской СОШ

                                                                                     Санин Михаил

                                                                                     Учитель физики:

  Сенчик Максим Максимович

Школа физиков  «Спектр»

с.Богашево

 2018

Измерение ускорения свободного падения.

Цель работы: определить ускорение свободного падения металлического шарика.

Приборы и материалы: металлический шарик, датчик звука, линейка, штатив, видеокамера, компьютер, программа “ProLog”.

Идея эксперимента:  Проследить процесс свободного падения металлического шарика. Падая на стол, он ударяется о его поверхность, “подпрыгивает” и через некоторое время опять ударяется о стол. Если зафиксировать время между ударами шарика с помощью датчика звука и определить  высоту подъема шарика с помощью линейки и камеры, то ускорение свободного падения можно определить так: g =

Порядок проведения эксперимента:

Соберем установку, зафиксируем линейку на штативе, подключим последовательно датчик звука к компьютеру.

Отпустим шарик с высоты 0.6 м на специальную доску напротив линейки и с помощью камеры определим высоту  подъема шарика после удара о стол.
В это же время запускаем эксперимент в программе “ProLog” и определяем время между двумя ближайшими первыми ударами. Рассмотрим покадрово видео с движущимся шариком и зафиксируем кадр, на котором он первый раз поднимается на максимальную выстоту.

Эксперимент N1

 

При этом была произведена запись ударов шарика с помощью датчика звука через программу “Prolog”:

N п/п	h,м	t,с	g ,
1	0,155	0,19	8,6
2	0,14	0,16	10,9
3	0,175	0,3	8,75
4	0,175	0.4	13,5
5	0,17	0,3	13
6	0,16	0,3	8,75
7	0,19	0,31	14,9
8	0,16	0,4	8,75
9	0,2	0,22	38
10	0,175	0,44	7,23
11	0,19	0,31	15,8
12	0,185	0,34	12,8
13	0,19	0,41	9,5
14	0,19	0,4	9.5
15	0.2	0,39	10,5

Среднее значение g=9.6м/с2 Расчитаем ускорение свободного падения следующим образом: g=
P.S время t для расчета g делим на два, т.к за время указанное в таблице шарик преодолевает два расстояния: расстояние от стола до верхнего положения и от верхнего положения до стола. Эти отрезки времени одинаковы. А для расчета ускорения свободного падения нужен только тот отрезок времени, за который шарик от стола достигает верхнего положения. Мой первый эксперимент, посвященный измерению ускорения свободного падения был проведен на третьем этаже школы. Я решил попробовать провести точно такой же эксперимент, но на первом этаже. Эксперимент N2      N     п/п h,м t,с g ,       1 0,39 0,175 9,21 2 0,38 0,185 10,27 3 0,35 0,17 9,25 4 0,37 0,17 10 5 0,39 0,185 9,7 6 0,4 0,185 9,25 7 0,44 0,2 8,3 8 0,39 0,21 11,05 9 0,33 0,18 13,3 10 0,39 0,19 10 11 0,34 0,185 13,21 12 0,39 0,185 9,7 13 0,4 0,19 9,5 14 0,37 0,17 10 15 0,175 0,175 9,25 16 0,19 0,19 10,5 17 0,19 0,19 9 18 0,195 0,195 11,9 19 0,43 0,18 7,2 20 0,36 0,184 11,5 Среднее 0,36 0,184 10,1 По итогам эксперимента средние показания на первом этаже(g=9.6м/с2) выше, чем показания эксперимента на третьем(g=10.1м/с2). Это и не удивительно, т.к первый этаж ближе к центру Земли, чем третий. Это доказывает, что предложенный нами метод является достаточно точным, поскольку “чувствует” изменение высоты в 10-12 метров.