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

41053. Поняття про речове забезпечення. Значення та завдання речового забезпечення 112 KB
  Природними потребами нормальної життєдіяльності людей є їжа, одяг, паливо, житло. Без відомого мінімуму предметів речового майна неможлива бойова діяльність людей, тому що вони задовольняють життєво важливі потреби особового складу військ і створюють необхідні умови для виконання різноманітних бойових задач.
41054. Номенклатура та класифікація речового майна 104.5 KB
  Найважливішими особливостями післявоєнного етапу розвитку Збройних Сил є якісні зміни в їхній організації і технічному оснащенні, що виникли на основі новітніх досягнень науки і техніки, неухильного розвитку вітчизняної економіки
41055. Організація та завдання речової служби військової частини 111 KB
  Речова служба має велику роль у справі укріплення внутрішнього порядку у частинах, підрозділах. Підтримання статутного внутрішнього порядку – службовий обов’язок всіх категорій посадових осіб, утому числі спеціалістів тилу.
41056. Порядок складання, оформлення та ведення облікових документів 122.5 KB
  Організація обліку матеріальних засобів речової служби у військовій частині. Для студентів спеціальності Організація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіації Навчальна та виховна мета: Ознайомити студентів з організацією обліку речового майна у військовій частині. Успішне рішення задач будівництва держави вимагає повсюдного впровадження наукової організації обліку. У рішеннях уряду підкреслюється необхідність поліпшувати систему обліку і звітності...
41057. Порядок зарахування військової частини на речове забезпечення.Витребування речового майна 104 KB
  Речове забезпечення військової частини у мирний час Витребування і отримання речового майна військовою частиноюâ Для студентів спеціальності âОрганізація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіаціїâ Навчальна та виховна мета: Розширити та поглибити теоретичні знання студентів з питань зарахування військової частини на речове забезпечення витребування речового майна та отримання його зі складу оперативного...
41058. Вимоги щодо зберігання речового майна 131 KB
  Організація зберігання речового майна у військовій частині. Організація зберігання речового майна у військовій частині. Для студентів спеціальності âОрганізація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіаціїâ Навчальна та виховна мета:Ознайомити студентів з загальними вимогами щодо зберігання речового майна у військовій частині.
41059. Право та порядок зарахування військовослужбовців на речове забезпечення 93.5 KB
  Забезпечення речовим майном особового складу військової частини Забезпечення речовим майном військовослужбовців строкової служби та військовослужбовців які проходять службу за контрактомâ Для студентів спеціальності Організація обєднаного забезпечення в наземних військах та...
41060. Порядок забезпечення речовим майном офіцерів, прапорщиків та військовослужбовців жінок 208.5 KB
  Організація речового забезпечення Забезпечення речовим майном особового складу військової частини Забезпечення речовим майном офіцерів прапорщиків та військовослужбовцівжінокâ Для студентів спеціальності âОрганізація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіації
41061. Організація правильної експлуатації, збереження і своєчасного ремонту речового майна 93.5 KB
  Експлуатація та ремонт речового майна Організація експлуатації та збереження речового майнаâ.Ознайомити студентів з загальними положеннями щодо організації правильної експлуатації збереження та своєчасного ремонту речового майна.Розширити та поглибити теоретичні знання студентів з питань організації та порядку переведення речового майна із однієї категорії в іншу та порядку списання речового майна.