Описание экспериментальной установки.
Экспериментальная установка (машина Атвуда) представляет собой вертикальную деревянную рейку со шкалой 1, прикрепленную к стене. (рис. 1). На верхнем конце рейки имеется легкий блок 2, вращающийся с малым трением. Через блок перекинута нить, на концах которой подвешиваются грузы массами М1 и М2 . Масса правого груза складывается из массы основного m0 и добавочных грузиков (перегрузков) Δm.
Вдоль рейки может перемещаться кольцевая платформа 3, через которую легко проходит основной груз, но задерживается перегрузок.
Рис. 1
Если одновременно с началом движения системы грузов включить секундомер, а в конце движения его выключить, то можно получить зависимость времени движения от пройденного грузами расстояния.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Исследование равномерного движения
1. Установить систему в исходное состояние: правый груз должен находиться напротив отметки «0» шкалы. Убедиться, что система находится в равновесии.
2. Положить на правый груз перегрузок, заданный преподавателем.
3. Кольцевую платформу установить напротив отметки шкалы h заданной преподавателем.
4. Отпустить грузы так, чтобы они начали свободно двигаться.
5. В момент прохождения правого груза сквозь кольцевую платформу, включить секундомер. Так как перегрузок задерживается кольцевой платформой, то дальнейшее движение основного груза будет равномерным.
6. Выключить секундомер, когда груз пройдет заданное расстояние S. Повторить опыт 3 раза. Результаты измерений занести в таблицу №1.
7. Повторить пункты 1-7 для других значений S.
Номер опыта |
S, м |
t1,c |
t2,c |
t3,c |
tср, c |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
8. Построить график зависимости пути S от среднего времени движения S = f(tср.). В качестве экспериментальной кривой следует выбрать прямую линию, проходящую через начало координат. Число точек сверху и снизу от этой прямой должно быть примерно одинаковым.
9. С помощью графика рассчитать скорость равномерного движения грузов по формуле:
v = S/tср.
10. По графику оценить погрешность измерения скорости.
Задание 2. Исследование равноускоренного движения
1. Снять кольцевую платформу.
2. Установить систему в исходное состояние: правый груз должен находиться напротив отметки «0» шкалы. Убедиться, что система находится в равновесии.
3. Положить на правый груз перегрузок, заданный преподавателем.
4. Одновременно включить секундомер и отпустить грузы так, чтобы они начали свободно двигаться.
5. Выключить секундомер, когда груз пройдет заданное расстояние S. Повторить опыт 3 раза. Результаты измерений занести в таблицу №2
6. Повторить пункты 1-5 для других значений S.
7. Рассчитать ускорение для каждого значения S по формуле:
a = 2S /tср2.
8. Найти среднее значение ускорения грузов.
9. Оценить погрешность измерения ускорения для указанного преподавателем номера измерения по формулам:
δа =ΔS/S + 2Δt/tср, Δа = а∙ δа.
Таблица №2
Номер опыта |
S, м |
t1,c |
t2,c |
t3,c |
tср, c |
tср2, c2 |
а, м/с2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|