Контрольні запитання

1. В чому полягає принцип незалежності рухів ?

2. Що називається швидкістю і прискоренням точки?

3. Записати рівняння рівнозмінного руху.

4. Чому дорівнює кінетична енергія тіла, що котиться?

5. Вивести формулу для експериментального і теоретичного значень швидкостей.

Лабораторна робота № 2 експериментальна перевірка другого закону ньютона

Мета роботи: експериментально перевірити другий закон

Ньютона.

_{Обладнання: установка РМ-02.}

5

² _{Установка РМ-02 (див. рис. 2.1)}

₃

^{складається з вертикального стержня 1,}

нерухомого блоку 2, нитки 3,

перекинутої через блок, до кінців якої

4 підвішені вантажі, фотоелектронних датчиків, електромагніту для фіксації

¹ блоку 5, електронного блоку відліку

₆ часу 6.

Теоретичні відомості

Рисунок 2.1

Другий закон Ньютона, як відомо, встановлює співвідношення

25

між силою, масою і прискоренням. Прискорення, з яким рухається тіло, прямопропорційне силі і

_{оберненопропорційне масі тіла:}



_a^ _ ^F _{. (2.1)}

^m

Прискорення - фізична величина яка характеризує зміну швидкості з часом. Сила - міра взаємодії тіл, в результаті якої змінюється швидкість тіла, тобто виникає прискорення або тіла деформуються. Маса тіла - міра інертності тіла при поступальному русі.

Якщо маса тіла m стала, то рівняння (2.1) можна написати у вигляді

_{ }

_{де k = 1/m.}

a  k  F , (2.2)

Графічно залежність між a і F виразиться прямою, яка приходить через початок координат (а і F) і нахилена до осей під кутом, величина якого залежить від k, тобто від маси тіла.

Таким чином, для дослідної перевірки закону Ньютона потрібно для декількох значень діючої на тіло сили, при заданій масі, визначити а і F, побудувати

графік в координатах F , а.

_{Дослідити залежність а від F при}

O

T

_T B

^A m₂g m₁g

Рисунок 2.2

сталій масі тіла можна з допомогою установки РМ-02 (машина Атвуда).

Нехай до кінців нитки, перекинутої через блок, підвішені вантажі А і В (рис. 2.2) причому m₂ > m₁. Рівнодійна сил, що діють на систему не дорівнює нулю і заставляє систему рухатись прискорено. Рівняння руху системи у векторній формі, у випадку нехтування тертям і масою блока, запишуться так:

26

^{ }

_

_{m g  T  m a,}

¹ _ ¹ _(2.3)

_{m g}^ _{ T  m a}^_.

2 2

Рівняння (2.3) в проекціях, з врахуванням напряму руху, матимуть вигляд:

_{T  m g  m a,}

^{1 1} _(2.4)

_{T  m g  m a.}

2 2

_{Розв'язавши систему (2.4) відносно а, одержимо}

_{a } (m₂  m₁ ) g m₂  m₁

. (2.5)

_{З (2.5) видно, що при сталій масі, прискорення, з яким}

рухаєтеся система, залежить від різниці мас

^m₂ ^{ m}₁

підвішених до кінців нитки. Змінюючи цю різницю (результуючу силу), залишаючи при цьому масу системи сталою, відповідно будемо змінювати прискорення.

Прискорення можна визначити з рівняння

_at ²

_{h  , так}

2

як рух системи рівноприскорений і початкова швидкість

^v₀ ^{ 0 , тоді}

_{a } 2h _t 2

, (2.6)

де h – віддаль на яку переміщується вантаж А або В протягом часу t.

Таким чином, змінюючи різницю мас

^m₂ ^{ m}₁ ^,

залишаючи при цьому сталу масу системи і визначаючи для кожного випадку прискорення а, можна дослідити залежність а від F.

27