Thí nghiệm vui · Vật lý 11 · Dao động
Đo gia tốc trọng trường bằng con lắc chùm chìa khoá
Một sợi chỉ, chùm chìa khoá và đồng hồ bấm giây trên điện thoại là đủ để đo g với sai số chỉ vài phần trăm.
🧰 Chuẩn bị
- Sợi chỉ hoặc dây dù dài khoảng 1 m
- Chùm chìa khoá hoặc đai ốc
- Thước dây
- Đồng hồ bấm giây (điện thoại)
🤔 Dự đoán trước khi làm
Con lắc dài 1 m dao động một chu kì hết khoảng bao nhiêu giây? Thay chìa khoá nặng hơn thì chu kì có đổi không?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Buộc chìa khoá vào đầu dây, treo đầu kia lên điểm cố định. Đo chiều dài \(\ell\) từ điểm treo đến trọng tâm chùm chìa khoá.
- Kéo lệch con lắc góc nhỏ (dưới 10°) rồi thả nhẹ.
- Đo thời gian 10 dao động toàn phần, chia 10 để được chu kì \(T\). Làm 3 lần lấy trung bình.
- Tính \(g = \dfrac{4\pi^2 \ell}{T^2}\). Làm lại với chiều dài 0,5 m và với vật nặng khác.
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Với \(\ell = 1\) m, \(T \approx 2{,}0\) s. Đổi vật nặng chu kì gần như không đổi; giảm chiều dài còn 1/4 thì chu kì giảm một nửa.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Với dao động nhỏ, con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì \(T = 2\pi\sqrt{\dfrac{\ell}{g}}\), không phụ thuộc khối lượng và biên độ. Đo nhiều dao động rồi chia giúp giảm sai số do bấm đồng hồ (sai số phản xạ khoảng 0,2 s chia cho 10 lần).
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Vẽ đồ thị \(T^2\) theo \(\ell\): độ dốc bằng \(4\pi^2/g\).
- Vì sao đồng hồ quả lắc chạy chậm khi mùa hè (thanh treo dãn nở)?
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Phù hợp làm bài thực hành có báo cáo sai số; các nhóm dùng chiều dài khác nhau rồi gộp số liệu.