LMEC-3 Einfaches Pendel mit elektrischem Timer

Einführung

Ein einfaches Pendelexperiment ist ein notwendiges Experiment im Physikunterricht am College und im Physikunterricht an der Mittelschule. In der Vergangenheit beschränkte sich dieses Experiment auf die Messung der Schwingungsperiode einer kleinen Kugel unter der Bedingung eines einfachen Pendels, das in einem kleinen Winkel ungefähr gleich lange schwingt, wobei im Allgemeinen die Beziehung zwischen der Periode und dem Schwenkwinkel nicht berücksichtigt wird. Um die Beziehung zwischen ihnen zu untersuchen, muss eine periodische Messung bei verschiedenen Schwenkwinkeln durchgeführt werden, selbst bei großen Schwenkwinkeln. Die traditionelle Methode der Zyklusmessung verwendet das manuelle Stoppuhr-Timing, und der Messfehler ist groß. Um den Fehler zu reduzieren, ist es notwendig, den Durchschnittswert nach einer Mehrperiodenmessung zu nehmen. Aufgrund der vorhandenen Luftdämpfung nimmt der Schwenkwinkel mit der Zeit ab, so dass es unmöglich ist, den genauen Wert der Schwenkperiode unter einem großen Winkel genau zu messen. Nach Verwendung des integrierten Schalters Hallsensor und des elektronischen Timers zur Realisierung des automatischen Timings kann die Periode eines einfachen Pendels in einem großen Winkel in wenigen kurzen Vibrationszyklen genau gemessen werden, so dass der Einfluss der Luftdämpfung auf den Schwenkwinkel ignoriert werden kann und das Experiment über die Beziehung zwischen der Periode und dem Schwenkwinkel kann reibungslos durchgeführt werden. Nachdem die Beziehung zwischen der Periode und dem Schwenkwinkel erhalten wurde, kann die Schwingungsperiode mit sehr kleinem Schwenkwinkel durch Extrapolation auf einen Schwenkwinkel von Null genau gemessen werden, so dass die Schwerkraftbeschleunigung genauer gemessen werden kann.

Experimente

1. Messen Sie die Schwingperiode mit einer festen Saitenlänge und berechnen Sie die Gravitationsbeschleunigung.

2. Messen Sie die Schwingperiode durch Variieren der Saitenlänge und berechnen Sie die entsprechende Gravitationsbeschleunigung.

3. Stellen Sie sicher, dass die Pendelperiode proportional zum Quadrat der Saitenlänge ist.

4. Messen Sie die Schwingperiode durch Variieren des anfänglichen Schwenkwinkels und berechnen Sie die Gravitationsbeschleunigung.

5. Verwenden Sie die Extrapolationsmethode, um eine genaue Gravitationsbeschleunigung bei einem besonders kleinen Schwenkwinkel zu erhalten.

6. Untersuchen Sie den Einfluss des nichtlinearen Effekts unter großen Schwenkwinkeln.

Spezifikationen