Описание установки и метода работы

Прибор Гримзеля устроен следующим образом. На горизонтальной доске укреплена вертикальная стойка, которая имеет горизонтальную перекладину N. На двух других вертикальных стойках укреплена металлическая дуга СД, по которой перемещается электромагнит ЭМ. Электромагнит присоединен к аккумулятору. Ток в цепи электромагнита включается и выключается при помощи ключа К. К стойке Б шарнирно прикреплен алюминиевый стержень с медным кольцом на конце. В кольцо вставляется с легким трением шарик. Если кольцо с шариком отвести в сторону в положение А и включить ток, то электромагнит удержит шарик в этом положении. При выключении тока шарик придёт в движение по траектории, обозначенной дугой АВС ^/. Перемещая электромагнит по дуге, можно менять высоту поднятия шарика (рис 5.1).

Рис. 5.1.

Если m – масса шарика, то в точке А шарик обладает потенциальной энергией

, (5.1)

в точке В потенциальной энергией

. (5.2)

На пути АВ потенциальная энергия шарика уменьшилась на величину

. (5.3)

Одновременно шарик приобрел в точке В кинетическую энергию

. (5.4)

Скорость может быть найдена из следующих соображений.

В момент отрыва шарика скорость направлена по горизонтали. Во время полета шарика горизонтальная составляющая его скорости остается неизменной (и равной ). Время полёта шарика можно определить по формуле:

. (5.5)

Это время не зависит от скорости шарика в точке В. Таким образом,

(5.6)

и, следовательно, кинетическая энергия шарика в точке В равна

. (5.7)

По закону сохранения механической энергии величина кинетической энергии шарика в точке В равна изменению потенциальной энергии шарика между точками А и В, то есть

. (5.8)

После сокращения на mg равенство (5.8) принимает вид:

. (5.9)

Выполнение равенства (5.8) или равносильного ему равенства (5.9) и требуется проверить экспериментально на приборе Гримзеля.

Порядок выполнения работы и обработка

результатов измерений

1. Взвесить на весах шарик, вставить его в кольцо, измерить линейкой высоту H₂ (рис. 5.1).

2. Закрепить электромагнит в некотором положении, включить ток в его обмотке.

3. Отклонить шарик до соприкосновения с электромагнитом и измерить линейкой высоту H₁.

4. Выключить ток, измерить расстояние l, предварительно положив лист белой бумаги с копировкой на столик прибора. Измерения проводить 5 раз. Найти l_ср и ∆l.

5. Опыт повторить еще для двух высот H₁.

6. В соответствии с формулой (5.9) рассчитать соотношение:

. (5.10)

и абсолютную ошибку ∆γ по формуле:

. (5.11)

7. Сделать выводы.

8. Зная m и g, найти Т и разность П_А -П_В и сравнить их.

9. Результаты измерений и расчётов рекомендуется занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель работы.

2. Энергия. Работа, как способ передачи энергии. Величина работы. Единицы измерения энергии, работы.

3. Кинетическая энергия. От чего она зависит?

4. Потенциальная энергия. Знак и величина потенциальной энергии. От чего она зависит?

5. Замкнутая система тел. Система каких тел рассматривается в работе? Является ли она замкнутой?

6. Консервативные (потенциальные) силы, системы. Является ли рассматриваемая в работе система консервативной?

7. Закон сохранения механической энергии. Выполняется ли он в работе? Покажите это на основе результатов измерений.

8. Как рассчитывается кинетическая энергия в работе (выведите формулу)?

9. Может ли быть T>ΔП, Т<ΔП ?

10. Порядок выполнения работы, обработка результатов измерений и их анализ.

11. Сделайте выводы по работе.

6. Изучение законов вращательного движения

на маятнике Обербека

Приборы и принадлежности: маятник Обербека, набор грузов, штангенциркуль.

Перед выполнением работы необходимо ознакомиться со следующими понятиями и законами: материальная точка, абсолютно твердое тело, вращательное движение твердого тела, вектор элементарного поворота, угловая скорость тела, угловое ускорение, момент силы относительно точки, относительно оси, момент инерции материальной точки, тела относительно оси, основной закон вращательного движения твердого тела.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: