Задание №2 Определение ускорение свободного падения.
Чтобы сообщить ускорение системе (рис. 3) на левый груз на нити добавим перегрузок. Обозначим массы грузов m, массу перегрузка – m 1. Для данной системы система уравнений имеет вид:
где
М1= m + m 1 ,
М2= m .
Сделав допущения, аналогичные сделанным в Задании №1 данной работы, получим в проекциях на координатную ось:
Решив эту систему относительно а, получим
.
Таким образом, движение груза с перегрузком будет равноускоренным. При равноускоренном движении с нулевой начальной скоростью справедливо выражение
для пути, пройденного телом за время движения. Отсюда ускорение
. (4)
Приравняв выражения для нахождения ускорения, получим
Ускорение свободного падения в этом случае будет определяться выражением
. (5)
По этой формуле в данной лабораторной работе и необходимо рассчитать экспериментальное значение ускорения свободного падения.
Порядок выполнения работы
Порядок выполнения работы приводится для установки 2а. При выполнении работы на установке 2б необходимо учесть, что опускаться будет правый груз, а управление электромагнитом и секундомером осуществляется клавишами «Сеть», «Пуск» и «Сброс».
1. Компенсировать силу трения, добавляя груз пластилина (μ) к левому грузу, укрепленному на нити (для 2б – добавляя в полость правого цилиндра песок). Силу трения можно считать скомпенсированной, если оба груза – цилиндра, теперь уже с несколько разными массами, самопроизвольно не приходят в движение; в то же время при подталкивании одного из них они будут двигаться равномерно с той скоростью, которую им сообщили. (Замечание: пластилин или песок можно заменить дополнительным перегрузком, масса которого в дальнейшем не учитывается.)
2. Положить на левый груз перегрузок m1.
3. Поднимаем левый груз и фиксируем нить, включая электромагнит ключом К1.
4. Измеряем высоту, с которой падает груз h. Результат заносим в Таблицу 2.
5. Разомкнуть электромагнит и включить секундомер ключом К2. Определить время движения системы t. Результаты измерений занести в Таблицу 2.
Таблица 2
| № | m, кг | m1, кг | h, м | t, с | t2 | 
| 
|
| 1 |
|
|
|
| |||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| . | |||||||
| . | |||||||
| 10 |
6. Опыт повторить 10 раз, выполняя пункты 3-5 для различных значений высоты h.
7. Строим график зависимости h = f (t2). Используя график, находим среднее значение ускорения по формуле (4)
,
где h и t 2 – значения высоты и квадрата времени, взятые на графике в удобной точке у конца прямой.
8. Найти среднее экспериментальное значение ускорения свободного падения по формуле (5)
.
Значения занести в Таблицу 2.
9. Найти относительную погрешность по формуле
,
где gт – теоретическое значение ускорения свободного падения для Красноярска (gт≈9,816м/с2).
Контрольные вопросы
1. Что называют системой отсчета?
2. Какие системы отсчета называются инерциальными, а какие неинерциальные?
3. В чем заключается суть принципа относительности Галилея?
4. Что называют массой тела? Мерой каких свойств тела она является?
5. Какой смысл вкладывают в понятие сила? Укажите единицы силы в системе СИ.
6. Сформулируйте три закона Ньютона. В каких системах отсчета они справедливы? Какова взаимосвязь между этими законами?
7. Запишите II закон Ньютона для системы двух тел, подвешенных на нити, перекинутой через блок (массой блока пренебречь).
8. Как в данной лабораторной работе компенсируют действие сил трения? Почему так важно компенсировать силу трения?
9. Какова цель данной лабораторной работы?
10. Какое следствие второго закона Ньютона проверяется в этой работе?
11. Если неравенство (3) не будет справедливо в вашей работе, что это значит? Почему это могло произойти?
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 85; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!