Файл: физика методичка.doc

В работе следует убедиться, что движение системы при фиксированной массе перегрузка mявляется равноускоренным. Для этого нужно экспериментально проверить выполнение зависимости (9), которую перепишем в виде:

. (10)

Из этого соотношения ясно, что в осях х=t²иy= 2Sполученная прямая, проходящая через начало координат, соответствует равноускоренному движению, а тангенс угла наклона к осихравен ускорению тела.

Порядок выполнения измерений

1. Положив на правый груз Г₁перегрузокm, переместить его в верхнее положение и нажать кнопку «СТОП».

2. При помощи кронштейна 4установить расстояние от нижней плоскости перегрузкаm до фотодатчика8, заданное преподавателем.

3. Нажать кнопку «ПУСК».

4. Как только груз Г₁пройдет мимо кронштейна4нажать кнопку «СТОП».

5. По электронному блоку 10отсчитать время падения груза.

6. Повторить пункты 1 – 5 четыре раза.

7. Повторить пункты 1 – 6 для других расстояний.

8. Результаты измерений записать в таблицу.

---

Обработка результатов измерений

1. Рассчитать среднее время падения грузов и абсолютную погрешность этого измерения для всех высот. Полученные данные занести в таблицу 1.

2. По формуле (9) рассчитать ускорения груза а_при оценить доверительный интервала_прэтого измерения по каждой высоте. Полученные данные занести в таблицу 1.

3. Рассчитать средние значения ускорения и абсолютной погрешности. На их основании рассчитать относительную погрешность ускорения_пр.

4. Построить график функции (10) в предложенных координатах.

5. По тангенсу наклона прямой определить ускорение а_гр.

6. Сравнить результаты, полученные аналитически и графически. Для сравнения необходимо рассчитать относительную погрешность по формуле:

7. Провести сравнение полученных результатов ускорения а_приа_грпри помощи координатной оси.

8. Сделать вывод о проделанной работе с указанием полученных результатов измерений и их обработки (окончательный ответ).

Таблица

№	S, м	ΔS, м	t1, с	t2, с	t3, с	t4, с	,с	Δt, с	апр, м/с2	Δапр, м/с2
1
2
3
4
5

---

Контрольные вопросы

1. Какое движение называется поступательным, а какое – вращательным?

2. Дать определения траектории, пути и перемещения.

3. Дать понятие скорости и ее видов.

4. Дать понятие ускорения и его видов.

5. Какие виды поступательного движения существуют?

6. Равнопеременное движение и его виды.

7. Вывести законы равнопеременного движения.

Лабораторная работа № 1.3

Изучение основного закона динамики

поступательного движения

Цель работы: экспериментальное изучение и проверка второго закона Ньютона.

Введение

Основным законом динамики поступательного движения является второй закон Ньютона, который в интегральной форме имеет вид:

(1)

т.е. ускорение тела прямо пропорционально силе действующей на это тело и обратно пропорционально его массе.Величина– есть равнодействующая всех сил, действующих на это тело.

По определению мгновенное ускорение есть первая производная от мгновенной скорости по времени:

(2)

Тогда: . (3)

Отсюда: ,

где m– масса тела, служащая мерой его инертности,v– мгновенная скорость тела при прямолинейном движении.

Полагая, что m=constполучаем:

(4)

где – импульс силы,– импульс тела.

---

Соотношение (4) носит название второго закона Ньютона в импульсной (дифференциальной) форме: всякое изменение импульса тела равно импульсу равнодействующей силы.

---

Описание установки

Установка включает в себя машину Атвуда, электронный блок и набор перегрузков.

Общий вид установки изображен на рис. 1. Установка состоит из основания 2, на вертикальной стойке1которого размещены верхний5, средний4и нижний3кронштейны. На верхнем кронштейне5крепится блок, через который перекинута нить6с грузамиГ₁иГ₂одинаковой массы. Электромагнит7с помощью фрикциона удерживает блок в неподвижном состоянии. На среднем кронштейне4установлен фотодатчик8, подающий сигнал для окончания счета времени движения грузов. Средний кронштейн имеет индекс, положение которого совпадает с оптической осью фотодатчика (риска на корпусе). На площадке нижнего кронштейна3имеется амортизатор для остановки груза. Кронштейны3и4могут свободно перемещаться и фиксироваться на вертикальной стойке1по всей ее свободной длине. По миллиметровой линейке9определяют начальное и конечное положение грузов и пройденный ими путь.

Рис. 1. Общий вид установки

На передней панели электронного блока 10имеются индикаторы “ПЕРИОД”, “ВРЕМЯ”, кнопки управления: “СБРОС”, “ПУСК”, “СТОП” и кнопка “СЕТЬ”, которая включает питание блока10. При нажатии на кнопку “СБРОС” происходит обнуление цифровых индикаторов “ПЕРИОД” и “ВРЕМЯ”. ГрузГ₁фиксируется нажатием кнопки “СТОП” на заданной высоте. При нажатии кнопки “ПУСК” грузы начинают двигаться, а таймер отсчитывает время; при пересечении правым грузом оптической оси фотодатчика счет времени прекращается, а на цифровом индикаторе “ВРЕМЯ” высвечивается время равноускоренного движения груза. Для нового запуска следует сначала поднять грузГ₁на необходимую высоту, нажать кнопки “СБРОС ”и “СТОП”, а затем кнопку “ПУСК”.

Рис.2. Схема подвески грузов с перегрузком

Масса грузов Г₁иГ₂может быть увеличена добавочными перегрузками. Схема подвески грузов с перегрузками приведена на рис.2. Принцип работы установки состоит в том, что, когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, система находится в положении безразличного равновесия. Если на один из грузов положить перегрузок массойm, система выходит из равновесия и начинает двигаться равноускоренно. На каждый груз действуют две силы: сила тяжести и сила натяжения нити, под действием которых грузы движутся. Предполагая, что нити и блок невесомы, нить нерастяжима, а сила трения в системе мала, получим, что ускорения обоих грузов будут одинаковы по величине, а натяжение нити одинаково справа и слева.

---