5.5. A nehézségi gyorsulás értékének mérése deszka-ingával

A kísérlet célja

A nehézségi gyorsulás értékének közelítő meghatározása

Szükséges anyagok, eszközök

• deszka-inga (Whiting-féle)
• Bunsen-állvány, csavarral
• szivacslap
• fonál
• gyufa vagy gázgyújtó
• acélgolyó akasztóval
• papírlapok
• indigó
• cellux

Leírás

A Whiting-féle deszka-inga egy vízszintes tengely segítségével felfüggesztett, kb. fél méter hosszúságú, 5 cm széles léc, mely kitérítve fizikai ingaként lengéseket végez T periódusidővel. Mérjük meg ezt a periódusidőt, 10 lengés átlagát számolva!

Ragasszunk a deszka külső felének alsó egyharmadára papírlapot, erre pedig indigópapírt (a festékes rész a papírlap felé nézzen). Egy fémgolyón fűzzünk át kb. 1 méter hosszú cérnát, amelynek másik végét a lécre csavarozott hurkon át vezetve kössük egy Bunsen-állványhoz az ábra szerint. Az átfűzött fonál egyrészt kitéríti a deszkát nyugalmi helyzetéből, másrészt a golyót is felfüggesztve tartja. A cérnát úgy kössük meg, hogy a deszka kb. 20°-os szögben térjen ki és a golyó pedig éppen a léc tengelyével egy vonalban legyen (lásd fénykép)! A golyó leesési helyére helyezzünk szivacslapot!

Égessük el a cérnát a befogási pont közelében. Ekkor az elégetés pillanatában a golyó leesik, és a deszka kilendül, majd a deszka és a golyót ütközik, amikor a léc éppen függőleges állásban van. A golyó és a léc ütközésének pillanatáig a deszka éppen negyed periódust tett meg egy lengéséből.

Mivel a golyó az ütközés miatt nyomot hagy a papíron, meg tudjuk határozni a szabadon eső golyó által megtett utat, ami az ütközési nyom és a forgástengely távolsága. Ezen adatokból (t, s) kiszámolható a nehézségi gyorsulás értéke.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Ismertessen további legalább három módszert a nehézségi gyorsulás értékének közelítő meghatározására.

Módszertani kiegészítések

• A deszkás inga házi eszközökkel is könnyen megvalósítható. A képeken látható eszköz is saját készítésű.