Zadanie 10.4.19: Niepewność wyznaczania g z pomiarów wahadeł
- Punkty
- 3 pkt
- Dział
- Ruch drgający · Wahadło matematyczne
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
W doświadczeniu wyznaczano przyspieszenie ziemskie za pomocą sześciu wahadeł o różnych długościach. Dla każdego zestawu pomiarów obliczono wartość :
$\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|c|}$
$\hline$
Nr wahadła & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 \\
$\hline$
Długość wahadła & & & & & & \\
$\hline$
Okres drgań & & & & & & \\
$\hline$
& & & & & & \\
$\hline$
$\end{tabular}$
Niepewność długości każdej nici wynosiła , a okresu .
a) Wyprowadź zależność na względną niepewność i oblicz ją dla każdego wahadła.
b) Na podstawie wyników określ, czy dokładniejsze pomiary uzyskuje się przy wahadle krótszym czy dłuższym.
Odpowiedź i wynik końcowy
a) Względne niepewności pomiarowe dla poszczególnych wahadeł wynoszą:
- wahadło 1 ():
- wahadło 2 ():
- wahadło 3 ():
- wahadło 4 ():
- wahadło 5 ():
- wahadło 6 ():
b) Należy użyć wahadła dłuższego. Wraz ze wzrostem długości wahadła rośnie również jego okres drgań , co powoduje wyraźny spadek obu składowych niepewności względnych: oraz . W rezultacie względna niepewność pomiarowa maleje ponad dwukrotnie (z do ).
a: a) Względne niepewności pomiarowe dla poszczególnych wahadeł wynoszą:
- wahadło 1 ():
- wahadło 2 ():
- wahadło 3 ():
- wahadło 4 ():
- wahadło 5 ():
- wahadło 6 ():
b: b) Należy użyć wahadła dłuższego. Wraz ze wzrostem długości wahadła rośnie również jego okres drgań , co powoduje wyraźny spadek obu składowych niepewności względnych: oraz . W rezultacie względna niepewność pomiarowa maleje ponad dwukrotnie (z do ).