Лабораторная работа №2. «Определение ускорения свободного падения»
«Определение ускорения свободного падения»
Краткая теория
Гравитационное поле Земли или поле тяготения, (как и любое другое поле), это особый вид существования материи и представляет собой область пространства вокруг Земли (как массы), в котором на любую другую массу обнаруживается действие силы.
Эта сила определяется законом всемирного тяготения Ньютона:
(1)
где 
– гравитационная постоянная, 
– расстояние между центрами взаимодействующей тел.
В данном случае 
.
Основными характеристиками гравитационного поля являются: напряжённость и потенциал.
В данной работе мы будем определять напряжённость поля – силовую характеристику его, которая численно равна силе, действующей на единицу массы в данной точке поля:
Напряжённость поля по размерности совпадает с ускорением и величина эта называется ускорением свободного падения.
Ускорение свободного падения поля Земли или напряжённость поля можно найти, используя законы колебания математического маятника. Математическим маятником называется идеализированная система, состоящая из подвешенной длинной невесомой нерастяжимой нити с грузом на конце, размерами которого можно пренебречь. Период колебания математического маятника зависит от значения ускорения свободного падения в данном месте Земли:
(3)
где l – длина нити математического маятника.
Из формулы (3) найдём 
.
(4)
Описание установки. Порядок выполнения работы.
Математический маятник сконструирован так, что длина нити может меняться. Устанавливают определённую длину нити маятника l и записывают его значение в таблицу. Затем отсчитывают n полных колебаний маятника, отклонив его на малый угол и записывают время этих колебаний. Повторяют измерения несколько раз с разной длиной нити маятника. Определяют период колебания. Находят несколько значений ускорения свободного падения, определяют его среднее значение, абсолютную и относительную ошибку измерения.
Протокол лабораторной работы №2.
| l | n | t | T | g |  |
Вопросы для самопроверки к работе №2.
1. Что такое гравитационное поле? Какие ещё поля Вам известны?
2. Назовите основные характеристики гравитационного (поля тяготения) поля.
3. Напишите закон Всемирного тяготения и как используется он для нахождения формулы для напряжённости гравитационного поля Земли.
4.Вычислите численные значения ускорения свободного падения для: а) Земли; б) Луны.
Список рекомендуемой литературы
1. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.