42457

Изучение 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 g можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты h и измерить время падения t я затем из формулы h=gt2 2 вычислить g. Основная задача которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения g описываемым методом состоит в выборе...

Русский

2013-10-30

81 KB

14 чел.

                           Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Наименование факультета -ЕНМФ

Наименование выпускающей кафедры –Общей физики

Наименование учебной дисциплины - Физика

Лабораторная работа № 1-03

Наименование работы – Изучение равноускоренного движения

Исполнитель:

Студент, группы 13А72 (_______)  Бабаев П.А.

 

подпись

(18.02.2008г)

дата

Руководитель,  (_______)  

Должность, ученая степень, звание        подпись

(18.02.2008г)

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 g можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты h и измерить время падения t, я затем из формулы h=gt2/2 вычислить g.

Основная задача, которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения g 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 M каждый. На один из грузов кладется перегрузок массой m. 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:

Mg-T=-Ma,

(M+m)g-T=(m+M)a,                                                (1)

где T – сила натяжения нитей, a – ускорение грузов.

Из уравнений (1) получаем

а=g                                                  (2)

                                                                                                                                 (3)

Время, за которое груз (m+M) опускается на высоту h, равно

.                                              (4)

Легко видеть, что чем меньше m и больше M, тем больше t. 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 M, m 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 (T2T1)*R равен моменту сил трения Mтр, где T1=M*g; T2=(M+m0)*g; R – радиус блока, а Mтр=*N*r, где N – реакция блока;

N=T1+T2=(2M+m0)g;

r – 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 m. Интуитивно заключают, что трение пренебрежимо мало, если m>>m0.

Методика определения ускорения движения грузов.

Измерения проводят с перегрузками, превышающими в 35 раз по массе m0. Необходимо убедиться, что в этом случае выполняется зависимость h=. Для этого переписывают это уравнение в виде

t=.                                                             (6)                                         

Если положить y=t, x=, то получится прямая вида y=kx, где k=, которая проходит через начало координат. Прямая y=f(x) или t=f*() может быть построена по экспериментальным точкам. Для этого выбирают один перегрузок m и различные высоты h. Измерение времени для одной и той же высоты проводят несколько раз. На оси ординат откладывают значение t, на оси абсцисс - . Если полученные экспериментальные точки ложатся на прямую, то движение системы тел можно считать равноускоренным. По наклону прямой находят коэффициент k в виде соотношения k=, где - отрезок по оси y и  - соответствующий ему отрезок по оси x. Получают равенство

                                                         (7)

Из уравнения (7) определяют a. Убеждаются, что его значение действительно меньше g.

Экспериментальной проверки легко подвергнуть уравнение (4)

t=                                         (8)

Если выбрать оси координат y=t и x=, вновь можно получить уравнение прямой у=, проходящей через начало координат и имеющей наклон ;

g=.                                                              (9)


Таблица 1.

Зависимость времени падения груза от высоты.

изм.

h,

м

t1,

c

t2,

c

t3,

c

t4,

c

m,

кг

m0,

кг

                  Примечание

1

2

3

4

5

Таблица 2.

Зависимость времени падения от массы перегрузка.

изм.

m,

кг

t1,

с

t2,

с

t3,

с

t4,

с

Примечание

1

2

3

4

5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43224. Расчет транспортирующего конвейера 98 KB
  Определяем диаметр винта D конвейера. Диаметр винта определяем из формулы производительности. S шаг винта м; nчастота вращения вала винта об. мин; y коэффициент наполнения желоба винта.
43225. Реконструкция жилого дома исторической застройки 175 KB
  Наружные стены кирпичные. Так как усиление фундамента выполнено в виде железобетонной рубашки по всему периметру существующих фундаментов стен то вертикальная гидроизоляция фундаментов выполняется следующим образом: на зачищенное и просушенное основание под гидроизоляцию стены фундаментных рубашек наносится слой горячего битума по которому тут же наклеивают слой рубероида. Восстановление горизонтальной гидроизоляции между существующим фундаментом и кирпичной стеной включает три операции: Образование сквозной борозды в цокольной...
43226. Разработка программы реализующей игру «морской бой» 228 KB
  Алгоритмы реализации игры Реализацию программы я начал с того что описал базовый класс который будет содержать поля и методы общие для игрока и компьютерного оппонента назвав его Mtr. В обоих классах есть унаследованное от базового класса Mtr поле life по умолчанию равное 20 количество палуб как только у кого то из соперников оно становится равным 0 на экран выводится соответствующее сообщение о победе одного из игроков. Приложение 1 Некоторые детали программного кода Базовый класс Cmtr хранится в файле Cmtr.h ifndef MTR define...
43227. Проектирование здания столовой 700 KB
  Определение комплекса нагрузок на обрез фундамента. Проектирование фундамента мелкого заложения. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Определение размеров подошвы фундамента.
43228. Динамический расчет двигателя ЗИЛ-130 285.5 KB
  Анализ всех сил, действующих в КШМ, необходим для расчета двигателя на прочность и определения нагрузок в подшипниках. Силы, действующие в КШМ, делятся на силы давления газов в цилиндре, силы инерции движущихся масс в механизме и силы трения, силы тяжести. В свою очередь силы инерции движущихся масс делятся на силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и силы инерции вращающихся масс. Также при этом проводится анализ уравновешенности двигателя и проводится расчет на прочность коленчатого вала.
43229. Модернизация планировочного решения жилого дома исторической застройки 94.5 KB
  Они располагаются вдоль здания и связываются между собой по верхним поясам. Для создания более выразительного архитектурного образа послужит надстройка мансарды что придаст фасаду разнообразие и лишит его однообразной прямолинейности. Фасады здания будут выполнен из облицовочных плит декоративного бетона что оживит окружающую территорию дома и не будет утомлять глаз. В результате обследования здания было выявлено что фундамент данного здания нужно усилить а также заменить конструкции напольного покрытия которые пришли в негодность.
43230. Реконструкция жилого дома исторической застройки 278.5 KB
  Прямоугольные Стены: наружные несущие кирпичные толщиной 640 мм что недостаточно по современным требованиям к теплоизоляции ограждающих конструкций внутренние несущие кирпичные толщиной 510мм ненесущие кирпичные толщиной 120250мм. Район строительства Зона влажности Самара 34 56 11 222 162 80 48 нормальная Выбор теплотехнических показателей строительных материалов и характеристик ограждающих конструкций Наименование материалов Условия эксплуатации ограждений Плотность кг Коэф.35 Плиты Rockwool модель FCDE BTTS Б 145...
43231. Организация производства алкидно–акрилового лака 46.93 MB
  Это позволило в частности решить проблему получения долговечных атмосферотермо и химстойких покрытий с высокими декоративными свойствами. Трехаппаратная схема реализации позволяет более полно использовать существующее в цехе оборудование а так же дает возможность использовать алкидный лак в качестве самостоятельного продукта. Применение этого материала позволит увеличить срок эксплуатации оборудования улучшить качество производимой продукции а так же упростит очистку реактора. Охлаждение осуществляется тем же самым теплоносителем...
43232. Реконструкция зданий и сооружений 56.5 KB
  Пояснительная записка к курсовому проекту на тему: Реконструкция зданий и сооружений Выполнил: студент Новиков К. В тоже время здания возводились из капитально огнестойких и долговечных конструкций обеспечивающих срок службы зданий 100125 лет. Единственной рациональной альтернативной сносу являются модернизация и реконструкция рассматриваемых зданий методами градостроительного преобразования и переустройства которые должны быть произведены с учётом экономических социально функциональных технических эстетических и...