Визначення законів кінематики і динаміки поступального руху

Тип работы:
Лабораторная работа
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

«Визначення законів кінематики і динаміки поступального руху «

Мета роботи: експериментально перевірити закони кінематики й динаміки поступального руху.

Прилади і матеріали: машина Атвуда, секундомір, тягарі.

Опис установки

Установка складається з машини Атвуда і секундоміра.

Машина Атвуда -- вертикальна штанга, в горі якої встановлений легкий блок, що обертаються з незначним тягарцем. Через блок перекинута нитка з тягарцем. Через блок перекинута нитка з тягарцями однакових мас М. Тягарі можуть утримуватись в будь-якому положенні електромагнітом. На штанзі кріпиться рухоме кільце з контактами, призначеними для вмикання секундоміра. Кільце служить для зняття додаткової маси m при проходженні через нього правого тягаря з контактами, з допомогою яких вимикається секундомір.

Для приведення машини в дію необхідно розімкнути коло електромагніта. Тягарі під дією додаткової маси проходять у рух і рухаються рівноприскорено, поки маса не зніметься кільцем, далі вони рухаються за інерцією, тобто рівномірно. У момент коли проходження правого тягаря через кільце вмикається секундомір.

Секундомір вимикається в момент, коли тягар досягає приймального блока. таким чином, секундомір зафіксовує час проходження тягарем шляху МК. Щоб привести машину в вихідне положення, необхідно повернути тягарі у вихідний стан і ввімкнути електромагніт.

Теоретичні відомості

Шлях, пройдений тілом, при рівномірному русі визначається за формулою, звідки випливає співвідношення

,

де S1, S2, S3, …, Sn — відрізки шляху; t1, t2, …, tn — інтервал часу проходження даних відрізків шляху. Якщо тягарі рухаються рівноприскорено, то справедливі формули

, ,

де m, M — відповідно додаткова маса і маса тіла.

Початкова швидкість тягарців у цьому досліді дорівнює нулю.

Розглянемо динаміку рівноприскореного руху тягарців. Сила, що приводить систему в рух, дорівнює різниці ваги правого й лівого тіл. Припустимо, що тягарці завантажили масами т1< m2. Тоді F1=(m2-m1)g. Якщо обидва навантаження перекласти на правий тягар, то сила визначатиметься як F2=(m1-m2)g. На основі закону Ньютона для двох випадків дістанемо

,.

Завдання 1

Перевірити співвідношення

.

Для цього, встановити кільце машини Атвуда на різній висоті, виміряти секундоміром відповідний час t1, t2,…, tn.

Знайти швидкість рівномірного руху і записати у вигляді

.

Перевірити, чи різниця між швидкостями, визначеними для двох дослідів, менша за сумарну абсолютну похибку визначення цих швидкостей:

.

Завдання 2

Перевірити виконання формули

,.

Для цього зняти кільце зі штанги і перемикнути контакти, які вмикають секундомір. У початковий момент руху тягарів секундомір вмикається, а вимикається в момент коли тягарі торкаються блока. Установлюючи приймальний блок на різній висоті, виміряти шлях і відповідний час рівноприскореного руху правого тягаря. За цими даними побудувати графік залежності S=f (t). За формулою

у цій системі координат побудувати теоретичний графік руху (області розходження експериментального і теоретичного графіків заштрихувати).

Завдання 3.

S1=50 см S2=40см S2=40см

t1=1. 21c t1=1. 08c t1=0. 75c

t2=1. 22c t2=1. 00c t2=0. 79c

t3=1. 21c t3=1. 08c t3=0. 76c

0. 412?0. 381?0. 402 — Співвідношення виконується.

Завдання 3.

M=159.4 г

m=12.4 г

S1=80 см S2=70 см S3=60 см S4=50 см S5=40 см

t1=2. 34 c t1=2. 24 c t1=1. 97 c t1=1. 71 c t1=1. 61 c

t2=2. 33 c t2=2. 19 c t2=2. 02 c t2=1. 81 c t2=1. 55 c

t3=2. 31 c t3=2. 24 c t3=2. 07 c t3=1. 76 c t3=1. 49 c

Контрольні питання

кінематика рух рівноприскорений вага

1а. Виведіть формулу для шляху при довільному русі. Якою кривою зображується графік для рівноприскореного руху?

2а. Знайдіть натяг нитки при рівноприскореному русі (М — маса лівого тягаря; М+m — маса правого тягаря). Інерцією блока і тертям знехтувати.

3а. Дайте визначення маси і ваги тіла.

Відповіді на контрольні питання

1а. Знаючи момент швидкості в кожен момент часу, можна знайти шлях, який проходить частинка від моменту часу t1 до моменту t2. Розіб'ємо інтервал часу t2 — t1 на N малих проміжків (і=1,2,3,…, N). Згідно з формулою

можна вважати, що шлях, пройдений частинкою за час, приблизно дорівнює добутку на.

?. Весь шлях S, пройдений частинкою, дорівнює сумі шляхів:

,

Якщо зменшувати проміжки часу, добуток з наростаючою точністю будуть визначати пройдені за ці проміжки шляхи. Тому, зробивши граничний перехід, при якому всі прямують до нуля, ми отримаємо точне значення шляху:

.

Але ,

якщо х Є[a; b]. Шлях, який проходить частинка за проміжок часу t1 до t2 дорівнює визначеному інтегралу від функції, яка показує, як змінюється модуль швидкості протягом часу.

2а. Запишемо другий закон Ньютона у векторній формі:

/

Спроектувавши їх на вісь ОУ, отримаємо:

3а. Маса — це скалярна фізична величина, яка є мірою інертності тіла. Вага — це сила, з якою тіло діє на підвіс чи опору внаслідок гравітаційного притягання до Землі.

Задача № 2,27

Тело лежит на наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол. 1) При каком предельном значении коэффициента трения тело начнёт скользить на наклонной плоскости? 2) С каким ускорением будет скользить тело по плоскости, если коэффициент трения равен 0,03? 3) Сколько времени потребуется для прохождения в этих условиях 100 м пути? 4) Какую скорость будет иметь тело в конце этих 100 м?

l = 100 м

?

а — ?

t — ?

Vк — ?

1) Тіло почне ковзати по похилій площині, якщо сила тяжіння

буде більшою ніж сила тертя.

2) Запишемо другий закон Ньютона у векторній формі:

3)

4)

Відповідь: 1)

2)

3)

4)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой