Лабораторная работа №9
Тема: Исследование прямолинейного движения тел в поле тяжести на машине Атвуда
Цель работы: Исследовать прямолинейное движение тел. На машине Атвуда исследовать законы движения тел.
Приборы и принадлежности: машина Атвуда, электрический или обыкновенный секундомер, набор грузов и перегрузов.
Машина Атвуда предназначена для исследования закона движения тел в поле земного тяготения. Естественнее всего, конечно, изучить этот закон, исследуя свободного падения тел. Этому мешает, однако, большая величина ускорения свободного падения. Такой опыт возможен, поэтому либо при очень большой высоте прибора (намного большей, чем высота комнаты), либо при помощи специальных методов, позволяющих точно измерять небольшие промежутки времени (доли секунды). Машина Атвуда позволяет избежать этих трудностей и замедлить движение до удобных скоростей.
Устройства машины Атвуда изображено на рис. 1. Легкий алюминиевый блок свободно вращается вокруг оси, укрепленной в верхней части стойки. Через блок перекинута тонкая нить, на концах которой висят грузы А и Б, имеющие равные массы М. На груз А могут надеваться один или несколько перегрузов. Система грузов в этом случае выходит из равновесия и начинает двигаться ускоренно.
В начале опыта груз Б удерживается неподвижно с помощью электромагнита. Выключение тока, текущего через электромагнит, освобождает груз Б и приводит нить с грузами в движение.
Найдем закон движения груза А. При расчетах будем пользоваться неподвижной системной координат, центр которой совмещен с осью блока. Ось ОХ направим вниз. Пусть масса перегрузка, лежащего на грузе А, равна m.
На груз А действует две силы: сила веса (M+m)g и сила натяжения левой части нити Т1
. по второму закону Ньютона
(M+m)g-T1
=(M+m)a(1)
где а – ускорение груза А.
Применим второй закон Ньютона к движению груза Б. В силу не растяжимости нити ускорение груза Б равно ускорению груза А по абсолютной величине и направлено в противоположную строну. Оно равно, следовательно, -- а. Натяжение правого конца нити обозначим Т2
. Тогда
Mg – T2
= -- Ma(2)
При невесомом блоке натяжения Т1
и Т2
равны друг другу
Т1
= Т2
(3)
Т1
r – T2
r=Ja/r(3*)
Из (1), (2) и (3) получим
(4)
Движение груза А происходить, таким образом, равноускоренно и подчиняется уравнению (4). Легко видеть, что замена (3) на более точное (3*) не изменяет ни вида формулы (4). Ускорение а при небольших перегрузках существенно меньше g: его поэтому легче измерить.
Формула (4) может служить для определения ускорения g. Эксперимент усложняется, однако, тем обстоятельством, что не существует простых способов прямого измерения ускорения а. Воспользуемся поэтому для определения а равноускоренным характерном движения будем измерять путь S и время движения. Они связаны, как известно, соотношением
(5)
Рис.1
Цель работы заключается, таким образом, в том, чтобы установить на опыте равноускоренный характер движения (пропорциональность Sи t2
), определить входящее в (5) ускорение и вычислить с его помощью по формуле (4) ускорение свободного падения.
Измерения и выполнение работы
Эксперимент выполняется в следующем порядке. Один из имеющихся перегрузов кладут на груз А. Груз Б опускается до соприкосновения с электромагнитом и "прилипает" к нему (ток в катушке электромагнита должен быть включен заранее). Секундомер ставиться "на нуль". Столик поднимается до соприкосновения с грузом А, и по шкале отмечается начальная высота груза. Затем столик опускается на некоторое расстояние S. Теперь следует разорвать цепь электромагнита и одновременно включить секундомер. При соприкосновении груза А со столиком секундомер нужно выключить. Зная S и t, нетрудно подсчитать а по формуле (5). Опыт следует повторить 5 или 10 раз и усреднить измеренные значения времени пролета t.
№ |
t
(с)
|
h
(м)
|
m
(кг)
|
S
(м)
|
a
(м/с2
)
|
Δа |
G
(м/с2
)
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Сред.
знач.
|
Контрольные вопросы
1.
Что такое траектория, перемещения материальной точки?
2.
Что такое скорость?
3.
Ускорение и его величина измерения?
4.
Что такое равномерное, равноускоренное и равнозамедленное движение?
5.
Законы Ньютона?
6.
Объясните ход работы?
Используемые литературы
1.
И. В. Савельев, Курс обшей физики, т. I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика, "Наука", 1973, §§ 14,16,19,21.
2.
С.Э. Хайкин, Физические основы механики, "Наука", 1971,
§ 23, 25, 40.
Другие работы по теме:
Равноускоренное движение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 111 РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ Цель и содержание работы Целью работы является изучение законов равноускоренного движения при помощи
Кинематика материальной точки 2
Кинематика материальной точки прямолинейное по скорости движение по траектории равномерное равнопеременное криволинейное U - const a - const V V ; Ux=U0x+a
Изучение прямолинейного движения тел на машине атвуда
ОТЧЕТ Лабораторная работа по курсу "Общая физика" ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ НА МАШИНЕ АТВУДА 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работы является изучение закона прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения с помощью машины Атвуда.
Определение момента инерции в машине Атвуда
Определение момента инерции в машине Атвуда Приборы и принадлежности: машина Атвуда, набор грузов, секундомер, масштабная линейка. Цель работы: изучение вращательного и поступательного движений на машине Атвуда, определение момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Определение момента инерции твердых тел 5
Федеральное Агентство по образованию ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики ОТЧЕТ Лабораторная работа по курсу "Общая физика"
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Магнитная индукция 2
Text Магнитные линии- очертания Магнитные линии- очертания образовавшиеся под воздействием магнитных сил. Где есть магнитно поле там есть подобно полюсам Справа (рисунок) магнитные линии Для определенных видов магнитов Магнитные линии всегда замкнуты Graphics
Сочинения на свободную тему - Описание трудового процесса
Человек от безделья болеета от труда здоровеет. Пословица Человек от безделья болеет. Пословица Я очень люблю наблюдать как шьет моя мама. Она аккуратно складывает половинки ткани сметывает их вручную а потом сшивает на швейной машине.
Моя встреча с храмом
Сочинение Миняевой Марии Васильевны Моя встреча с храмом ерная дорога, белые полосы. За окном мелькают огни домов, машины, фонари. В машине жарко и душно, прокуренный воздух щиплет глаза. Пьяный голос «муми троля» что-то орет в наушниках. Мимо пронесся «новый русский» в черном шестисотом мерседесе с затемненными окнами.
Задачи Циолковского
Рассмотрим две задачи Циолковского: прямолинейное движение точки переменной массы под действием только одной реактивной силы и вертикальное движение точки вблизи Земли в однородном поле силы тяжести. Эти задачи впервые рассматривались К. Э. Циолковским.
Гравитационное поле точечной массы и шара
Нахождение аномалий силы тяжести, создаваемых телами известной формы, составляет прямую задачу гравиметрии. В основе аналитического способа решения прямой задачи лежит известный закон всемирного тяготения Ньютона.
Закон всемирного тяготения
На поверхности Земли действует гравитационное поле, создаваемое силой притяжения массы Земли F и центробежной силой P, возникающей вследствие вращения Земли вокруг своей оси.
Гравитационное поле вертикального стержня
Гравитационное поле вертикального стержня В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук Некоторые небольшие по диаметру и уходящие на большую глубину интрузии могут быть аппроксимированы вертикальным стержнем или цилиндром (рис.28).
Гравитационное поле горизонтальной полуплоскости
Вертикальный уступ в реальных геологических условиях соответствует вертикальному сбросу, выклиниванию горизонтальных пластов различной плотности, границе крупного интрузивного образования на контакте с осадочными породами и т.п.
Гравитационное поле плоского слоя
Рассмотрим очень важную задачу притяжения, создаваемого плоским слоем в точке А, расположенной на некоторой высоте z над ним. Пусть плотность слоя = const. Вырежем в нем диск радиусом r и толщиной z.
Фигура Земли
Фигура Земли в первом приближении представляет собой эллипсоид вращения, у которого экваториальный радиус (а) больше полярного (b) на 21389 км.
Фигура Земли
В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук Фигура Земли в первом приближении представляет собой эллипсоид вращения, у которого экваториальный радиус (а) больше полярного (b) на 21389 км. Отсюда полярное сжатие земного эллипсоида составляет
Описание трудового процесса
Автор: Сочинения на свободную тему Человек от безделья болеет, а от труда здоровеет. Пословица Я очень люблю наблюдать, как шьет моя мама. Она аккуратно складывает половинки ткани, сметывает их вручную, а потом сшивает на швейной машине. Строчка получается ровная, без зигзагов и отклонений. Потом мама берет утюг и отпаривает шов.
Решение задачи с помощью программ Mathcad и Matlab
Моделирование движения заряженной частицы, падающей вертикально вниз на одноименно заряженную пластину, с помощью программ Mathcad и Matlab. Построение графика зависимости высоты, на которой находится точка, от времени и скорости движения этой частицы.
ГИА физика 2010 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация 2010 года (в новой форме) по ФИЗИКЕ обучающихся, освоивших основные общеобразовательные программы Кодификатор
ГИА физика 2009 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация выпускников IX классов общеобразовательных учреждений 2009 г. (в новой форме) по ФИЗИКЕ Кодификатор элементов содержания по физике
Бэббидж Чарльз
В начале 19 века Чарльз Бэббидж сформулировал основные положения, которые должны лежать в основе конструкции вычислительной машины принципиально нового типа.