Описание установки и метода измерений. Соотношения (2) и (3) являются следствиями второго закона Ньютона и их можно проверить на машине Атвуда.
Принцип устройства машины Атвуда показан на рис. 1. На вертикальной стойке 1 с сантиметровыми делениями расположен легкий блок 2. Через блок перекинута нить с подвешенными на её концах грузами C1 и C2 равной массы m. Груз С1 удерживается в нижнем положении электромагнитом. На грузы помещаются перегрузки с разными массами (на рис. 1 не показаны). Время движения грузов измеряется электронным секундомером 3 с цифровой индикацией 4, который находится на основании 5 прибора. К электронному секундомеру подключены фотоэлектрические датчики 6 и 7. Датчик 7 включает секундомер, а датчик 6 – выключает. На лицевой панели прибора расположены также три клавиши: 10 (сеть) – выключатель сети; 8 (пуск) – отключение электромагнита и запуск секундомера; 9 (сброс) – включение электромагнита и подготовка секундомера к следующему измерению.
ЗАДАНИЕ №1
Цель работы: на машине Атвуда проверить следствие (2) второго закона Ньютона при постоянной движущейся массе. По результатам измерений необходимо определить отношение сил и отношение ускорений. Полученные результаты сравнить. Следствие (2) проверяется при движении системы тел под действием силы тяжести. При движении системы грузов в подшипниках блока действует сила трения. Её можно компенсировать силой тяжести грузика, добавляемого к грузу C2, движущемуся вниз. Если после компенсации силы трения на левый и правый грузы положить перегрузки массой m 1 слева и m 2 справа (m 2 > m 1), то они выведут систему из равновесия, и она будет двигаться равноускоренно. Тогда результирующая сила F 1, сообщающая системе тел ускорение a 1, равна разности сил тяжести, действующих на перегрузки:
F 1 = m 2 g – m 1 g = (m 2 – m 1) g. (4)
Если переложить перегрузок m 1 с левого груза на правый, то ускорение системы тел a 2 возрастет, и соответствующая результирующая сила будет равна F 2 = m 2 g + m 1 g = (m 2 + m 1) g. (5)
Отношение сил X 1 есть
По условиям опыта под действием разных сил F 1 и F 2 система тел проходит равноускоренно одинаковый путь h, поэтому
Отношение ускорений X 2 есть
|
Соотношения (2) и (3) являются следствиями второго закона Ньютона и их можно проверить на машине Атвуда.
