3.2 Завдання

1. Дослідити залежність пройденого тілом шляху від часу руху при прямолінійному рівноприскореному русі.

2. Дослідити взаємозв’язок зміни імпульсу тіла з діючим на нього імпульсом сили (другий закон Ньютона) та закон збереження імпульсу.

3. Дослідити закон збереження механічної енергії при русі тіла в полі земного тяжіння.

3.2.1 Виконання експериментальних досліджень.

1

0 e

h

x

. Переміщаючи візир розмістити його верхній зріз проти поділки шкали x = x + h ( _e – вказане в таблиці 1б, вимірювання 1; ₀ – поділка

шкали проти якої знаходиться червона площина кронштейну фотодатчика).

2

m

m

. Встановити на кінцях нитки маси дальнього _д і ближнього _б вантажів, вказані в таблиці 1а викладачем.

3. Розмістити вантажі так, щоб нижня площина ближнього вантажу співпала з верхнім зрізом візиру.

4. На лабораторному стенді ввімкнути вимикач 1-SF1.

5. Привести вантажі в стан спокою (вантажі не коливаються) і натиснути на блоці ФМ1/1 кнопку «Пуск».

6. Провести спостереження руху вантажів і, після їх зупинки за кінцевими показами індикатора, визначити час руху та записати ці дані в таблицю 1б (графа t_е ).

7. Виконати пункти 1 – 6 при інших положеннях візиру, вказаних в таблиці 1б.

8. Отримані результати показати викладачеві.

Після затвердження викладачем результатів експерименту, вимкнути вимикач 1-SF1, вийняти вилку шнура з розетки 1-XS1, та привести обладнання в початковий стан.

Таблиця 1а

_б

m

m

б д

б д

F

_д m = m + m ∆m = m −m ^{F = ∆mg} _{aт = m} кг кг кг кг Н м/с²

37

т

2

h

m

П

m

m

римітка: значення _б і _д , задається викладачем при отриманні допуску до виконання лабораторної роботи.

Таблиця 1б Величина № 1 2 3 4 5 6

t ^с

h = ^aтt2

1

е

м

м 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

t_{е с}

a

2

h

2

_е = _tе ^е _м/с^{2 F ×t}_e Н ×с

_{2 е} = a_et_e

∆

u

p_e = m _e

м/с кг× м

с

∆

e

u

Е_П = ∆mgh _Дж

³ ∆Е_K

2

= ₂^{e Дж}

3.2.2 Виконання розрахунків та побудова графіків.

1. Розрахувати сумарну масу вантажів m, їх різницю ∆m, результуючу

силу F, діючу на вантажі, та теоретичне значення прискорення a_т вантажів, яке вони отримують згідно другого закону Ньютона. Результати записати в таблицю 1а.

В

h

h

икористовуючи формулу (6), для значень t₀ » t_е , розрахувати теоретичний шлях пройдений тілом при рівноприскореному русі. Значення t та результати записати в таблицю 1б (графи t та _m ).

Користуючись формулою (7) та експериментальними значеннями _е та t_е розрахувати експериментальні значення прискорення a_е вантажів. Результати записати в таблицю 1б (графа a_е ).

П

m

е

обудувати графіки залежності a_т = f (t). a_е = f (t_е ) та h = f (t), h = f (t_е ). (Мал. 2).

38

а,

м _h,м с²

t,c Мал. 2 Залежність пройденого тілом шляху h від часу при

рівноприскореному русі

2. Використовуючи формули (23), (3) та експериментальні значення a_e , t_e , m, F розрахувати імпульс сили F ×t_e , швидкість u_e , зміну імпульсу тіл ∆p, за час руху. Результати розрахунків записати в таблицю 1б.

^{Побудувати графік залежності ∆p}_e ^{= f} (^{F ×t}_e ) ^(Мал.3).

39

∆p_e, кг× м с

^O

e

F ×t ,H ×c Мал.3 – Залежність зміни імпульсу тіл ∆p_e від величини імпульсу силиF ×t_e .

3

h

.Використовуючи формули (27), (28) та експериментальні значення _e , ∆m, m, u_e розрахувати зміну потенціальної ∆E_П та кінетичної ∆E_К енергій

системи тіл при її русі.

Результати розрахунків записати в таблицю 1б. ^{Побудувати графік залежності ∆E}_К ^{= f} (^∆E_П )

40

∆E_К , Дж

О

Мал. 4 – Залежність зміни кінетичної енергії ∆Е_К

−∆E_П , Дж

системи тіл від зміни її

потенціальної енергії ∆Е_П .