Методика эксперимента и обработка результатов измерений. Задание 1: определение ускорения движения тела

Задание 1: определение ускорения движения тела. Проверка утверждения: при равноускоренном движении ускорение – величина постоянная.

Проверьте соотношение:

. (9.6)

Для этого необходимо:

1. Перекинуть через шкив нить с двумя грузами (равными по массе) и убедиться, что система находится в положении равновесия.

2. Установить кронштейн с фотодатчиком в нижней части шкалы вертикальной стойки так, чтобы плоскость кронштейна, окрашенная в красный цвет, совпала с одной из рисок шкалы, а правый груз при движении вниз проходил в центре рабочего окна фотодатчика (за нижнее положение груза берется риска шкалы, соответствующая риске на корпусе фотодатчика и являющаяся как бы продолжением оптической оси фотодатчика, которую пересекает движущийся груз).

3. Зарисовать таблицу 9.1.

4. Установить правый груз в крайнем верхнем положении.

5. Нажать кнопку «Сеть» секундомера. При этом должно включиться табло индикации и должен сработать фрикцион.

ВНИМАНИЕ. Для предотвращения перегревания катушки электромагнитного тормоза – время непрерывной работы электромагнитного тормоза – не более 15 секунд, перерыв – 5 секунд.

6. Положить на правый груз один из перегрузков (разновесов).

7. Нажать кнопку «СТАРТ» секундомера. Происходит растормаживание электромагнитного тормоза, правый груз начинает опускаться и таймер секундомера начинает отсчет времени. При пересечении правым грузом оптической оси фотодатчика отсчет времени прекратится. Записать показание таймера, т.е. время движения грузов.

8. При помощи визира по шкале вертикальной стойки определить пройденный путь, как расстояние от нижней плоскости груза в верхнем положении до оптической оси фотодатчика.

9. Записать показания в таблицу 9.1.

10. Повторить п.п. 3-8 пять раз.

11. Изменить пройденный путь.

12. Повторить опыт (п.п. 3-10) еще 4 раза для других расстояний.

13. Нарисовать новую таблицу 9.1 и сделать аналогичные измерения измерения для второго перегрузка.

14. По формуле (9.5) определить ускорение.

15. Рассчитайте погрешности прямых и косвенных измерений. Проверьте соотношение (9.6).

16. Определите значение ускорения движения груза с перегрузками по формуле (9.3) для двух разных перегрузков и сравните их с экспериментальными данными. Сделайте вывод.

Задание 2: проверка 2-го закона Ньютона.

При проверке этого закона необходимо, чтобы масса движущейся системы оставалась постоянной, а величина действующей силы изменялась. Это можно осуществить, перекладывая перегрузки m₁ и m₂ (m₁> m₂) с одного груза на другой. Если оба перегрузка находятся на правом грузе, то уравнения движения грузов по II закону Ньютона (рис.9.3): , где Т – сила натяжения нити. Решая совместно эти два уравнения, находим:

. (9.7)

Если меньший перегрузок m₂ переложить на левый груз, тогда уравнения движения грузов запишутся в следующем виде:

, .

Исключая из этих уравнений Т, получим:

. (9.8)

Учитывая, что при S₁ = S₂, найдем соотношение:

. (9.9)

Таблица 9.1

М =0.05 кг; m = кг
№	1	2	3	4	5
S, м
t, c
tср, с
aэ, м/с2

Для проверки этого соотношения необходимо:

1. Зарисовать таблицу 9.2.

2. Положить на правый груз перегрузки m₁ и m₂ (m₁ > m₂). Нажать кнопку «Старт». Определить по показанию секундомера значение времени движения грузов.

3 Повторить эксперимент пять раз.

4. Результаты занести в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

	m1 + m2	m1 – m2
№	t1, c	, c2	а1 м/c2	t2, c	, c2	а2, м/c2
1.
2.
3.
4.
5.
ср.зн.

5. Переложить перегрузок m₂ на левый груз и повторить п.п. 1-4.

6. Данные занесите в таблицу 9.2.

7. Рассчитать погрешности прямых и косвенных измерений.

8. С учетом погрешности проверить справедливость соотношения 9.9. Сделать вывод.

Контрольные вопросы

1. Какое движение тела называется поступательным?

2. Опишите виды поступательного движения.

3. Определите кинетические параметры поступательного движения (a, , S) и объясните их физический смысл.

4. Запишите основные уравнения кинематики поступательного движения.

5. Как найти скорость и ускорение поступательного движения, если задан закон движения?

6. Сформулируйте законы Ньютона, запишите их в векторной и в скалярной формах.

7. Объясните методику проверки второго закона Ньютона.