37730
Изучение законов равноускоренного движения
Лабораторная работа
Физика
Цель работы: изучение динамики поступательного движения связанной системы тел с учетом силы трения; оценка силы трения как источника систематической погрешности при определении ускорения свободного падения на лабораторной установке. Ускорение свободного падения можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты и измерить время падения я затем из формулы вычислить . Основная задача которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения описываемым методом состоит в выборе оптимального...
Русский
2013-09-25
232 KB
15 чел.
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование факультета ЕНМ
Наименование выпускающей кафедры Общая физика
Наименование учебной дисциплины - Физика
Лабораторная работа № 1-03.
«Изучение законов равноускоренного движения».
Исполнитель:
Студентка, группы 13а61(_______) Королева Я.Ю.
подпись
(_______)
дата
Руководитель, профессор (_______) Крючков Ю.Ю.
Должность, ученая степень, звание подпись
(_______)
дата
Томск 2007
Изучение равноускоренного движения.
Цель работы: изучение динамики поступательного движения связанной системы тел с учетом силы трения; оценка силы трения как источника систематической погрешности при определении ускорения свободного падения на лабораторной установке.
Приборы и принадлежности: установка «Машина Атвуда», набор грузов, электронный секундомер.
Теоретическое введение.
Ускорение свободного падения можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты и измерить время падения , я затем из формулы вычислить .
Основная задача, которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения описываемым методом, состоит в выборе оптимального соотношения между высотой падения и временем падения. Существует способ, который позволяет при небольшой высоте падения, чтобы можно было пренебречь сопротивлением воздуха, сделать время падения большим по сравнению с тем, которое при непосредственном падении тела с этой высоты получилось бы.
Такой способ реализован в приборе, который называется «Машина Атвуда». Суть работы состоит в следующем. Через блок перекинута нить, на которой закреплены грузы массой каждый. На один из грузов кладется перегрузок массой . Ускорение груза легко найти, если ввести 2 предположения:
1) Блок и нить невесомы, т.е. их массы равны 0;
2) Трением тела о воздух и трением между блоком и его осью можно пренебречь.
С учетом этого уравнения движения груза имеют вид:
, (1)
где сила натяжения нитей, ускорение грузов.
Из уравнений (1) получаем
(2)
(3)
Время, за которое груз опускается на высоту , равно
. (4)
Легко видеть, что чем меньше m и больше , тем больше . Если мы выполним это условие, то получим новую проблему. Тяжелые грузы приведут к увеличению силы трения в блоке, что потребует увеличение перегрузка, и т.д.
Получим соотношение, связывающее , и коэффициент трения в оси блока. Для этого введем понятие перегрузка m0, который только-только приводит в движение систему грузов. В условиях равновесия момент сил натяжения нитей равен моменту сил трения , где радиус блока, а , где реакция блока;
радиус оси блока. Из этих условий находят следующее соотношение:
. (5)
Анализируя (5), приходим к выводу, что m не может быть сколько угодно малой, чтобы удовлетворить требованию больших значений времени. Окончательно формулу (2) можно применять, если . Интуитивно заключают, что трение пренебрежимо мало, если .
Методика определения ускорения движения грузов.
Измерения проводят с перегрузками, превышающими в 35 раз по массе m0. Необходимо убедиться, что в этом случае выполняется зависимость . Для этого переписывают это уравнение в виде
. (6)
Если положить то получится прямая вида , где , которая проходит через начало координат. Прямая или может быть построена по экспериментальным точкам. Для этого выбирают один перегрузок m и различные высоты . Измерение времени для одной и той же высоты проводят несколько раз. На оси ординат откладывают значение , на оси абсцисс - . Если полученные экспериментальные точки ложатся на прямую, то движение системы тел можно считать равноускоренным. По наклону прямой находят коэффициент в виде соотношения , где - отрезок по оси и - соответствующий ему отрезок по оси . Получают равенство
(7)
Из уравнения (7) определяют . Убеждаются, что его значение действительно меньше .
Экспериментальной проверки легко подвергнуть уравнение (4)
(8)
Если выбрать оси координат и , вновь можно получить уравнение прямой , проходящей через начало координат и имеющей наклон ;
. (9)
Таблица 1.
Зависимость времени падения груза от высоты.
1 2 3 4 5 |
0,70 0,63 0,55 0,49 0,44 |
3,88 3,61 3,92 3,07 3,05 |
3,70 3,49 3,59 3,22 2,96 |
3,88 3,52 3,42 3,19 2,80 |
3,89 3,53 3,59 3,02 2,77 |
81∙10-3 81∙10-3 81∙10-3 81∙10-3 81∙10-3 |
27∙10-3 27∙10-3 27∙10-3 27∙10-3 27∙10-3 |
Таблица 2.
Зависимость времени падения от массы перегрузка.
1 2 3 4 5 |
2,7∙10-3 5,4∙10-3 8,1∙10-3 10,8∙10-3 13,5∙10-3 |
38,8 19,4 13,0 9,7 7,8 |
4,38 2,89 2,00 1,97 1,52 |
4,04 2,51 2,01 1,73 1,59 |
3,81 2,59 1,98 1,75 1,63 |
3,84 2,61 2,14 1,75 1,56 |
Таблица 3.
Расчет ускорения движения грузов.
1 2 3 4 5 |
0,70 0,63 0,55 0,49 0,44 |
3,88 3,61 3,92 3,07 3,05 |
3,70 3,49 3,59 3,22 2,96 |
3,88 3,52 3,42 3,19 2,80 |
3,89 3,53 3,59 3,02 2,77 |
3,8375 |
0,8366 |
0,095067 |
|||
3,5375 |
0,7937 |
0,10068 |
|||
3,63 |
0,7416 |
0,083479 |
|||
3,125 |
0,7 |
0,100352 |
|||
2,895 |
0,6633 |
0,104999 |
Таблица 4.
Вычисление погрешностей ускорения движения грузов.
0,097036 |
0,00371046 |
0,010315 |
0,0475 |
0,0486 |
Таблица 5.
Расчет ускорения свободного падения грузов.
1 2 3 4 5 |
2,7∙10-3 5,4∙10-3 8,1∙10-3 10,8∙10-3 13,5∙10-3 |
38,8 19,4 13,0 9,7 7,8 |
4,38 2,89 2,00 1,97 1,52 |
4,04 2,51 2,01 1,73 1,59 |
3,81 2,59 1,98 1,75 1,63 |
3,84 2,61 2,14 1,75 1,56 |
|||
4,0175 |
6,228964 |
0,70 |
3,466 |
||||||
2,65 |
4,404543 |
0,70 |
3,017 |
||||||
2,0325 |
3,605551 |
0,70 |
2,648 |
||||||
1,8 |
3,1144823 |
0,70 |
2,784 |
||||||
1,575 |
2,792848 |
0,70 |
2,650 |
Таблица 6.
Вычисление погрешностей ускорения свободного падения грузов.
2,913 |
0,15373 |
0,42737 |
0,0475 |
0,43 |
Рис.1
Рис.2
Вывод: в результате проведения лабораторной работы мы изучили динамику поступательного движения связанной системы тел с помощью установки «Машина Атвуда», рассчитали ошибку измерений, а также определили ускорение свободного падения на данной лабораторной установке.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
46792. | Общая характеристика подросткового возраста | 30.5 KB | |
Наиболее аффективные бурные реакции возникают при попытке коголибо из окружающих ущемить самолюбие подростка. Так как в этот период в личности подростка сосуществуют прямо противоположные потребности и черты. Внешний вид подростка еще один источник конфликта. У подростка появляется своя позиция. | |||
46795. | Поведение потребителя в рыночной экономике | 30.67 KB | |
Они выдвинули субъективнопсихологическую концепцию стоимости и цены товара которую противопоставили трудовой теории стоимости. Потребитель может выразить свое желание приобрести некоторое благо посредством количественной оценки его полезности. Он рассматривал предельную полезность не как единственное основание цен а как лишь один из факторов который через свое влияние на спрос воздействует и на изменение цен. Парето считал необходимым отказаться от абсолютного измерения предельных полезностей и сконцентрировать внимание на предпочтении... | |||
46796. | What is a Sole Proprietorship? | 30.77 KB | |
With more than 17 million operating in the United States, nearly 70 percent of businesses operate as sole proprietorships. In addition to the relative simplicity compared to large corporations, opening a sole proprietorship is a low-cost method of entering into the business world. From consultants and free lancers to independent contractors, nearly anyone can create a sole proprietorship | |||
46797. | Маркетинговая среда. Анализ рынка | 30.83 KB | |
Маркетинговая среда фирмы совокупность активных субъектов и сил действующих за пределами фирмы и влияющих на возможности руководства службой маркетинга устанавливать и поддерживать с целевыми клиентами отношения успешного сотрудничества. Изучение мотивации является необходимым этапом в маркетинговых исследованиях ведь цель маркетинга заключается в обеспечении наиболее полного удовлетворения потребностей и спроса покупателей. К микросреде маркетинга относятся те субъекты рынка с которыми фирма имеет возможность взаимодействовать напрямую... | |||
46798. | Расчеты посредством чеков | 30.9 KB | |
судебного постановления кот санкционирует исполнение суд решения придает ему принудительную силу. Возможна проверка решения по существу если оно вынесено против своего гражданина. Условие выдачи экзекватуры: решение не д противоречить публичному порядку места исполнения решения и должник надлежащим образом был извещен о времени и месте судебного разбирательства.В РФ решения иных судов признаются и исполняются если это предусмотрено междун договором. | |||
46799. | Политическая коммуникация: сущность и особенности | 31 KB | |
Три основных типа политического общения: Побудительное приказ указ Информирование населения Фактическое Функции: Распространение политических ценностей Интеграция и регулирование политических отношений Формирование общественного политического мнения Распространение политической культуры и её развитие у конкретного индивида Политикокультурный обмен Подготовка общественности к участию в политике Три способа политической коммуникации: Коммуникация через печать и электронные СМИ из центра в регионы Коммуникация через организации население и... | |||