Подготовка прибора к измерениям

1. Перекинуть через блок (2) нить с грузами массой М и проверить, находится ли система в состоянии равновесия (рис. 2.5).

2. Установить кронштейн с фотодатчиком (6) 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.

3. Нажать кнопку “сеть ” на задней панели электронного блока. При этом должно включиться табло индикации и должен сработать фрикцион электромагнитного тормоза.

4. Установить правый груз в крайнем верхнем положении, положить на него один из перегрузков и проверить, находится ли система в состоянии покоя.

5. Провести пробное измерение, нажав на кнопку “пуск” электронного блока (8). При этом произойдет растормаживание электромагнита, возникнет движение грузов и таймер блока начнет отсчет времени. При пересечении правым грузом оптической оси фотодатчика (7) отсчет времени прекратится.

6. Нажать на кнопку “сброс” и проверить, возникло ли обнуление показаний таймера.

7. Нажать на кнопку “стоп”, переместить правый груз в верхнее положение и проверить, возникла ли блокировка блока установки.

Измерения

Задание 1. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести.

1. Положить на правый груз массой М заданный перегрузок массой

m=10… 30 г.

2. Установить правый груз в крайнем верхнем положении.

3. При помощи визира на шкале вертикальной стойки зафиксировать положение нижней плоскости правого груза.

4. Нажать кнопку “пуск”.

5. После окончания движения системы записать показания таймера с дисплея электронного блока.

6. Определить по шкале пройденный грузом путь S как расстояние от положения визира до оптической оси фотодатчика (плоскость кронштейна, окрашенная в красный цвет).

7. Измерения времени движения груза повторить 3–5 раз. Вычислить среднее значение времени. Данные вычислений и измерений записать в табл. 2.4.

8. Повторить измерения по пунктам 1–6 с теми же грузами М, но с другим перегрузком m.

Таблица 2.4

9. Определить экспериментальное значение ускорения движения груза по формуле (2.22).

10. Определить теоретическое значение ускорения движения груза по формуле (2.21).

11. Определить относительную погрешность, сравнивая теоретическое и экспериментальное значения ускорения по формуле

.

Задание 2. Проверка следствий II закона Ньютона

а) Проверка соотношения: при m = const. (2.23)

1. На концы нити подвесить основные грузы одинаковой массы

(80–120 г).

2. Положить на правый груз 2-3 перегрузка так, чтобы разность сил тяжести грузов на концах нити была не более 30 г.

3. Зная массу грузов на нити (она указана на самих грузах), определить массу системы М_с=М₁+М₂ и движущую силу F=(М₂ – М₁)g.

4. Провести измерения согласно пунктам 2–6 задания 1.

5. Изменить движущую силу F, не меняя массы системы М_с. Для этого, оставляя основные грузы на месте, переложить один перегрузок с правого конца нити на левый так, чтобы величина разности (М₂ – М₁) изменилась.

6. Повторить опыт (3–5 раз) для нового положения грузов. Данные измерений занести в табл. 2.5.

б) Проверка соотношения: при F = const. (2.24)

1. На концы нити подвесить основные грузы одинаковой массы

(80–120 г), на правый конец добавить перегрузок (10–30 г).

2. Определить общую массу системы М_с=М₁+М₂ и движущую силу F=(М₂ - М₁)g.

3. Провести измерения согласно пунктам 2–6 задания 1.

4. Изменить массу системы М_с, не меняя движущей силы F. Для этого, оставляя перегрузок на месте, заменить прежние основные грузы новыми или добавить на оба конца по грузу одинаковой массы (10 –30 г).

5. Повторить опыт (3–5 раз) для новой системы грузов. Все данные измерений занести в табл. 2.5.

Таблица 2.5

6. Для каждого опыта вычислить среднее значение времени.

7. Пользуясь формулой , вычислить ускорения.

8. Используя данные измерений задания 2, проверить выполнимость соотношений (2.23) и (2.24) с учетом погрешности измерений.

Примечание.Поскольку ускорение , то при неизменном S имеем , поэтому в соотношениях (2.23) и (2.24) отношение удобно заменить отношением , что исключает дополнительную погрешность, связанную с неточностью измерения пути S.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель работы.

2. Как определяются скорость и ускорение материальной точки?

3. От чего зависит длина пути при равномерном, равноускоренном движениях?

4. Какое движение твердого тела называется поступательным; свободным падением?

5. Является ли движение правого грузика в машине Атвуда свободным падением?

6. Что такое сила, масса?

7. Сформулируйте законы Ньютона.

8. Примените II закон Ньютона к движению грузиков в работе.

9. От чего зависит сила, сообщающая ускорение системе грузиков на нити?

10. Сделайте выводы по работе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: