IV .Порядок выполнения работы

Δt ₁, мс

Δt ₂, мс

Δt ₃, мс

Средние значения

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 25Следующая ⇒

1. Установить кронштейн с кольцом примерно в середине шкалы и записать значения путейS₁ и S₂.

2. Включить установку кнопкой "Сеть".

3. Нажать кнопку "Пуск" и установить левый груз в крайнее нижнее положение.

4. Отжать кнопку "Пуск", при этом ролик будет заторможен электромагнитом.

5. На правый груз положить один из перегрузков.

6. Нажать кнопку "Пуск". При этом на участке равномерного движения будет измереновремя движения.

7. Записать показания миллисекундомера.

8. Нажать кнопку "Сброс" и привести систему в исходное положение.

9. Повторить п.п. 3-8 не менее 3-х раз для каждого перегрузка.

10. Передвинуть средний кронштейн ниже предыдущего положения на 3-5 см. Повторить п.п. 3-8 для каждого перегрузка.

V .Таблицы результатов измерений

1. Данные установки:

Масса груза: m₀ = 60 г.; Δm₀ = 0,01 г.

Массы перегрузков: m₁ = _________; Δm₁ = ___________

m₂ = _________; Δm₂ = ___________

m₃ = _________; Δm₃ = ___________

2. Измерение перемещений.

S₁ = ____________; S₂ = _______________; ΔS₁ = ΔS₂ = 1 мм.

3. Измерение времени:

(Δt)_приб. = 5·10^-⁴c.

4. Для новой пары значений S₁ и S₂ заполняется таблица, аналогичная предыдущей.

VI .Обработка результатов опытов

1. По формуле (7) рассчитать g для каждой серии измерений, используя среднее значение времени. Должно получиться 6 значений g. Определить среднее значение g_ср.

2. Рассчитать относительную погрешность Δg / gдля каждой серии измерений по формуле:

3. Должно получиться 6 значений Δg/g. Выбрать из них наибольшее: (Δg/g)_max.

4. Определить абсолютную погрешность:

5. Δg = g_ср·(Δg/g)_max.

6. Записать окончательный результат измерений с учетом округления:

7. g = (g_ср ± Δg) м/c².

8. Сравнить полученные значения g с истинным (g = 9,81 м/c²) и найти отклонение:

9. Объяснить полученные результаты и сделать вывод о качестве проведенного эксперимента.

Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте законы Ньютона. Каков физический смысл массы и силы?

2. От чего зависит натяжение нити при движении системы в данной работе?

3. Какие Вы знаете методы определения ускорения свободного падения?

4. Поясните вывод формулы для ролика (3).

5. Поясните вывод рабочей формулы (7).

№ 1.1 «ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ»

I . Цель работы : изучение влияния силы трения и момента инерции на движение тел по наклонной плоскости.

II . Описание установки

В комплект установки входят: наклонная плоскость с регулируемой высотой, миллисекундомер, набор тел (брусок, шарик, сплошной и полый цилиндры).

Общий вид установки представлен на рисунке7. Наклонная плоскость представляет собой доску 1, угол наклона которой можно варьировать, изменяя высоту плоскости с помощью кронштейна 2. На вершине плоскости укреплен электромагнит 3, удерживающий тело. Измерение времени скольжения или скатывания проводится с помощью миллисекундомера 4. Включение секундомера с помощью переключателя 6 размыкает цепь электромагнита, и тело начинает двигаться вниз по наклонной плоскости. При ударе скатывающегося тела о специальную пластинку 5, расположенную вертикально у основания наклонной плоскости, происходит выключение секундомера. Сняв отсчет времени по дисплею миллисекундомера, необходимо привести переключатель контакта 6 в исходное положение. Клавиши 7миллисекундомера, отмеченные красной наклейкой, должны быть нажаты, остальные – отжаты.

Рисунок 7 – Общий вид установки

III . Методика измерений и расчетные формулы

1. Рассмотрим тело (брусок) массой m, находящееся на наклонной плоскости (см. рисунок8). Угол наклона плоскости a можно найти из следующих соотношений:

Рисунок 8 – Силы, действующие на тело на наклонной плоскости

(1)

где S – длина наклонной плоскости; h – ее высота, которая является переменной величиной.

Тело будет находиться в покое, если геометрическая сумма действующих на него сил равна нулю:

В проекциях на оси координат:

Если учесть, что максимальное значение силы трения покоя равно то коэффициент трения покоя μ₀можно найти из соотношения:

(2)

гдеα₀– максимальный угол, при котором тело еще остается в покое.

Если α > α₀, тоmg sinα > F_тр, и тело будет двигаться ускоренно. Согласно второму закону Ньютона:

Если учесть, что , где μ – коэффициент трения скольжения, то

Отсюда:

Величину ускорения можно определить, если известны длина пути S₁ и время движения t:

Путь S₁, пройденный бруском, находится из соотношения

где ℓ – длина бруска (размер бруска вдоль наклонной плоскости). Поэтому окончательно коэффициент трения скольжения находим из следующего расчетного соотношения:

(3)

Для определения времени движения бруска по наклонной плоскости расчетным путем можно воспользоваться законом изменения полной механической энергии:

где h₁ = h – ℓsinα– высота, на которую опускается центр тяжести бруска. Поэтому учитывая, что конечная скорость бруска при равноускоренном движении равна

, (4)

окончательно получаем:

(5)

2. При рассмотрении движения скатывающихся тел (цилиндр, шар) можно считать, что коэффициент трения качения достаточно мал и поэтому . Поэтому можно воспользоваться законом сохранения механической энергии:

(6)

где – высота, на которую опускается центр тяжести скатывающегося тела; r и J – радиус и момент инерции скатывающегося тела. Поэтому, с учетом (6) и выражения для конечной скорости скатывающегося тела: