Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Цель работы: Исследовать зависимость пути и скорости от времени для равноускоренного движения и проверить опытным путем справедливость второго закона Ньютона.
.
Приборы и принадлежности: Установка Атвуда, набор грузов, секундомер
Теория.
Известны следующие зависимости для равноускоренного движения без начальной скорости:
Следовательно, мгновенные скорости равноускоренного движения пропорциональны времени: ;;; а пути пропорциональны квадрат времени: ;;
Из второго закона Ньютона , где - результирующая всех сил, действующих на тело, следует, что при ускорение тела (системы тел)пропорционально действующей силе: .
Если же сила постоянна (), то ускорение тела (или системы тел) обратно пропорционально массе: .
Эти закономерности и исследуются в данной работе на установке атвуда.
Описание установки.
Установка состоит из вертикальной рейки со шкалой, на которой в любом положении закрепляются две полочки: сплошная и с кольцевым отверстием (рис. 1). В верхней части рейки имеется легкий блок , через который переброшена практически упругая и нерастяжимая нить с двумя грузами одинаковой массы ().
Если на груз положить перегрузок , то равновесие системы груз-нить будет нарушено и она начнет двигаться с некотторым ускорением . Опредеим его следующим образом (рис. 2).
На каждый из грузов действуют две силы: вес и сила реакции нити . Выберем произвольно направления движений грузов( и ).
Будем считать нить невесомой, скользящей по блоку без трения. (Массой и вращением блока пренебречь). В этом случае ее натяжение одинаково по всей длине
т.к. нить практически нерастяжима, то ускорения грузов одинаковы по величине.
Запишем второй закон Ньютона для каждого из грузов в виде .
спроектируем полученные уравнения на направления движений и , при этом векторы, совпадающие с направлением движения, будем считать положительными, а несовпадающие – отрицательным.
Так как , то
но ;.
.
Решая это уравнение относительно , получим .
Задание 1 Исследование зависимости пути от времени при постоянном ускорении.
1. Укрепляют сплошную полочку на некотором расстоянии , от основания верхнего груза .
2. Кладут на груз такой перегрузок , чтобы он и груз могли пройти через кольцевое отверстие полочка , установленной произвольно. При этом удерживают груз так, чтобы система оставалась неподвижной.
3. Опускают груз одновременно включают секундомер. Система приходит в движение.
4. В момент удара груза о полочку секундомер выключают и записывают его показания .
Опыт повторить 3-4 раза и найти среднее.ср.
5. Все действия, указанные в пунктах 1-4 повторяют еще для двух положений полочки относительно груза (расстояния - и ) и находят соответствующие средние показания секундомера ср и ср. Данные измерений заносят в таблицу 1,
7, Сравнивая соотношения:
и ; и ; и ;
сделать вывод.
|
S, см |
t1, с |
t2, с |
t3, с |
<t>, с |
||
|
100 |
||||||
|
130 |
||||||
|
160 |
Задание 2 Исследование зависимости скорости от времени при постоянном ускорении.
1. Установить кольцевую полочку на расстоянии от основания груза .
2. Сплошную полочку закрепить на расстоянии от кольцевой полочки.
3. Положить на груз такой перегрузок , чтобы он не проходил через кольцевое отверстие в . Систему при этом удерживают в равновесии.
4. Пропустить удерживаемый груз и одновременно включить секундомер. Отметить время от начала движения груза до снятия перегрузка при прохождения через кольцевое отверстие. Опыт повторить 3-4 раза в найти .
5. Повторить этот же опыт, но отметить теперь время движения груза от кольцевой полочки ( до момента снятия перегрузки ) до сплошной полочки ( до момента ударе о ).
Опыт повторить 3 раза и найти .
6. Определить мгновенную скорость , движения груза . в момент соприкосновения его с кольцевой полкой. Поскольку эта скорость равна скорости дальнейшего равномерного движения груза без перегрузка , то она рассчитывается по формуле:
где - высота груза.
7. Повторить действия, указанные в пунктах 1-6 для двух других расстояний и , и , Данные занести в таблицу 2.
Сравнивая соотношения:
и ; и ; и ;
сделать вывод.
|
S |
S* |
t1 |
t2 |
t3 |
<t> |
t*1 |
t*2 |
t*3 |
<t*> |
V |
||
|
100 |
||||||||||||
|
130 |
||||||||||||
|
160 |
Задание 3. Проверка второго закона Ньютона.
1. Взвесить перегрузки и
2. На груз поместить меньший перегрузок, а на груз второй перегрузок (>) Систему при этом удерживать в равновесии.
3. Установить сплошную полочку на некотором расстоянии от основания груза . Кольцевую полочку устанавливают при этом на произвольном расстоянии.
4. Опустив груз, включить секундомер, отметить время движения груза до сплошной полочки . Опыт повторить 3 раза и найти
5. Вычислить ускорение движения системы:
6. Оба перегрузка и поместить на груз .
Все действия, указанные в пунктах 1-5, повторить. Вычислить ускорение .
7. Вычислить движущие систему силы:
и
8. Проверять равенство отношений:
Вcе результаты занести в таблицу 3.
9. Сделать выводы.
|
S, см |
t1 с |
t2, с |
t3, с |
<t>, с |
a, м/с2 |
F, Н |
||
|
90 |
||||||||
|
90 |
Контрольные вопросы.