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

34989. Рыночное равновесие. Гибкая работа рыночного механизма 25 KB
  Равновесная цена это цена при которой удается продать все количество товаров изготовленных на продажу то есть величина спроса и величина предложения совпадают. Рыночное равновесие недолговечно оно постоянно нарушается изза изменения спроса или предложения. На изменение условий предложения цена реагирует поиному. Однако увеличение предложения товаров вновь меняет ситуацию на рынке и спрос падает.
34990. Монополия 36.5 KB
  Это может быть государственная организация частная регулируемая монополия или частная нерегулируемая монополия. Государственная монополия может с помощью политики цен преследовать достижение самых разных целей: например установить цену ниже себестоимости если товар имеет большое значение для покупателей которые не в состоянии приобретать его за полную стоимость. Монополия контролирует занимаемый ею сектор рынка полностью или в значительной степени. Виды монополий Естественная монополия состояние товарного рынка при котором...
34991. Защита прав потребителей 29 KB
  Во многих зарубежных странах законодательная административная и судебная защита прав потребителей превратилась в существенный фактор развития экономики. Законодательство России защищающее права потребителей существует недавно практика его применения невелика но оно становится реальной силой с которой начинают считаться и небольшие предприятиятоваропроизводители и гигантымонополисты. Закон РФ О защите прав потребителей регулирует отношения между потребителями и предпринимателями устанавливает права потребителей и механизм их.
34992. Взаимодействие между спросом и предложением 52.5 KB
  Конкуренция в переводе с латинского означает сходиться сталкиваться это экономическое соперничество состязательность обособленных товаропроизводителей и потребителей за получение максимального дохода. В широком смысле слова понятие конкуренция употребляется в экономической науке как элемент рыночного механизма обеспечивающий взаимодействие субъектов рыночного хозяйства в процессе производства купли и продажи товаров а также в сфере приложения капитала. В более узком смысле понятие конкуренция употребляется как соперничество...
34993. Препринимательство 30.5 KB
  Самостоятельность в организации производства дополняется коммёрческой свободой. Она предполагает поиск новых путей развития производства. Предприниматель второго типа для достижения намеченной цели имеет во внешней среде альтернативные возможности сопоставляет их с имеющимися ресурсами и выбирает новую комбинацию факторов производства. Предприниматель берет на себя инициативу соединения и координацию факторов производства труда земли и капитала.
34994. Основные понятия собственности. Формы деловых предприятий 30.5 KB
  Основные понятия собственности. В отношении собственности выделяют юридические правовые и экономические отношения собственности. Первые характеризуют отношения субъектов собственности собственников к объектам собственности имуществу. Экономические отношения собственности возникают только там где собственность служит источником дохода.
34996. Бухгалтерские издержки 30.5 KB
  Бухгалтерские издержки определяются фактическими затратами на заработную плату рабочих и служащих расходами на сырье и материалы величиной амортизационных отчислений по капитальному оборудованию и т. Бухгалтерские издержки лежат в основе определения бухгалтерской фактической прибыли предприятия которая определяется как общая выручка минус бухгалтерские издержки. Инструментами экономического анализа выступают так называемые экономические издержки. Экономические издержки фирмы это издержки рассчитанные с учетом альтернативного...