Жазық пластиндердің ауырлық ортасын табу

1-нұсқа

Құралдар: 1) өлшегіш сызғыш; 2) еркін пішінді жазық (тегіс) фигурап; 3) тіктеуіш; 4) тығындағы үлкен шоғырбасы бар түйреуіш (214-сур.).

Тәжірибелерді орындау үшін штативтің табанына тығынды көлденең қалыпта қысып, тығынға түйрейтін түйреуіштің көмегімен жазық фигураны тесіктердің кез келгеніне іледі (214-сур.). Түйреуіштің қасына тіктеуішті орналастырады және қатты ұшталған қарындашпен пластиннің төменгі шетіндегі тіктеуіш жібінің қалыбын белгілейді.

214-сур. 90 жұмысының құралдары

Пластинаны алып тастап сызғыш бойымен ілмек нүктесін белгіленген нүктемен қосатын тік сызық сызады.

Осыдан соң пластинді кез келген басқа нүктеге іліп тәжірибені қайталайды Тағы да тіктеуіш жібінің қалыбын белгілейді де тік сызық жүргізеді. Екі сызықтың қиылысқан нүктесі аталмыш жазыө фигура ауырлығының орталық қалыбын береді.

Егер дәл осындай тәсілмен үшінші сызық жүргізетін болса, онда ол табылған нүкте яғни фигураның ауырлық орталығы арқылы өтеді. Содан соң пластинді өткір түйреуіштерге теңестіріп тіреу нүктесінің ауырлықтың табылған орталығымен сәйкестігіне көз жеткізіледі. Келесі жаттығулар жұмыстың пайдалы жалғасы бола алады. Пікірлесу және геометриялық құру арқылы оқушылар қандай да бір қарапайым дұрыс фигураның ауырлық ортасын анықтап, алынған нәтижені тәжірибе жүзінде тексеруі тиіс.

2-нұсқа

Құралдар: 1) Дұрыс емес формадағы пластиктен жасалған пластина; 2) 80X120 мм өлшемді тікбұрышты формалы пластиктен жасалған пластина; 3) 100X40X30 мм өлшемді зертханалық трибометрдан ағаш қайрақ (шарық) (215-сур.).

Жұмыстың мақсаты – оқушыларды жазық пластиндердің ауырлық орталығын табудың басқа тәсілдерімен таныстыру.

Дұрыс емес формадағы пластинді үстел үстіндегі ағаш қайраққа қояды (215-сур.). Пластинді баяу жылжытып оның қайрақ қабырғасындағы тепе-теңдігіне қол жеткізу керек. Содан соң пластинді қайраққа тығыз қысып (жаншып), оны қайрақпен бірге көтереді де өткір ұшталған қарындашпен пластинде тік сызықты қайрақ қабырғасының шетіне сызады.

Рис. 215. 90 жұмысының құралдары, 2-нұсқа

Тәжірибені қайрақтағы пластиннің қалыбын өзгерте отырып қайталайды.

Пластиннің жаңа тепе-тең қалыбын сондай-ақ пластиндегі қайрақ қабырғасының шетімен жүргізілген сызықпен де белгілейді.

Екі сызықтың қиылысы нүктені – жазық пластинаның ауырлық ортасын береді. Пластинаны тіреу нүктесін ауырлықтың табылған ортасымен сыйыстырып өткір түйреуіштерге немесе қарындаштарға орнатады, пластинаның тепе-теңдігін қадағалайды. Тәжірибені тік бұрышты формадағы пластинамен қайталайды. Ауырлық ортасы мен пластина симметриясы ортасының үйлесімін табады.

91. Көлденең тасталған дене қозғалысын зерттеу

1-нұсқа

Ауырлық пен серпімділік күшінің әсері кезіндегі дененің көлбеу жазықтық бойынша қозғалысы

Құралдар: 1) өлшегіш сызғыш; 2) фронтальды жұмыстарға арналған штатив; 3) кішкене шар; 4) кішкене шарды түсіруге арналған лоток; 5) фанерлі тақта; 6) вазелині бар банкі; 7) қағаз; 8) кнопкалар; 9) сүзгіш қағаз (216-сур.).

Фанерлі тақтаны штативтің көмегімен көлбеу қалыпта үстел қақпағының жазықтығына 30° айналасындағы бұрыш астына орнатады.

216-сур. 91 жұмыстың құралы 91, I-нұсқа

Бұл үшін тақтаның жоғарғы сол бұрышын штативтің табанына қысады, бірмезгілде лотоктың дөңесін бірге қысады, сол кезде лотоктың иіңкі шеті көлденең бағытталуы тиіс. Барлық орнатуды тақтаның төменгі шеті үстелдің шетімен сәйкесетіндей етіп жасайды. Тақтаны таза кнопкалармен түйретілетін қағаз бетімен жабады.

Сабақтың басында көрсету үстелінде үлгі ретінде осылай құрастырылған (жиналған) қондырғы болуы керек; ол оқушылардың өз қондырғыларын тез құрастыруына (жинауына) көмектеседі.

Жұмысты осындай жүйелілікпен жүргізеді. Сол жақта отырған оқушы кішкене шарды науа бойынша кішкене биіктіктен (төменге) түсіреді. Оң жақта отырғаны домалап келе жатқан шарды ұтып алады. Қысқаша жаттығудың нәтижесінде шар тақтай боында домалап парақтың төменгі оң бұрышынан өтетін биіктік жиналынады.

Осыдан кейін кішкене шарды вазелинмен майлап жиналған биіктігі бар лоток бойынша жібереді. Қағазда домалай отырып ол қара із қалдырады, оны кейін қарындашпен сызады. Тәжірибе жасағанан кейін бірден шарды сүзгіш қағазбен сүртеді.

Алынған қисық сызық зерттеуге тартылады. Ол параболадан тұрады, себебі ауырлық, серпімділік пен үйкеліс күшінің әсері кезінде шар массасының ортасы бірқалыпты үдемелі қозғалды. Зерттеу графикалық түрде жүргізіледі. Осы мақсатпен траекторияның бастапқы нүктесінен (лотоктың шетінен) сызғыштың көмегімен көлденең және тік, оған перпендикуляр сызық сызады. Осы екі тік сызыққа паралель траекторияның төменгі нүктесінен тағы да 2 тік сызық өткізеді. Осылай алынған көлденең кесінділердің бірін бірнеше бірдей бөліктерге бөледі, мысалы 4 бөлікке (қозалыс бірқалыпты), ал оған перпендикуляр кесіндіні 16 бірдей бөліктерге бөліп кесінділерді 1, 3, 5 және осындай 7 бөліктерді белгілейді (қозғалыс бірқалыпты үдемелі). Бөлу нүктелерінен перпендикулярларды қалпына келтіріп траекторияның шарымен жазылған перпендикулярлардың нүктелермен сәйкестігіне көз жеткізіледі.

Бұл жұмыста шарды қайтадан жіберуді ұсынуға болмайды, себебі шарды вазелинмен майлап ауыстыру кезінде оның көлбеу жазықтықпен сырғанау үйкелісінің коэффициенті өзгереді, ал бұл қозғалыс үдеуінің өзгерісіне алып келеді.

2-нұсқа

Ауырлық күшінің әсері кезіндегі дене қозғалысы

Құралдар: 1) өлшеуіш сызғыш; 2) зертханалық жұмыстарға арналған штатив; 3) шарды жіберуге (түсіруге) арналған лоток; 4) шарды қабылдауға арналған пеналы бар фанер тақта; 5) кішкене шар; 6) өлшемі 200X300 мм қағаз парағы (беті); 7) кнопкалар (мықтар) — 6 дана; 8) ақ және өлшемі 300X40 мм көшіргі қағаздың жолақтары (217-сур.).

Жұмыстың аталмыш нұсқасында көлденең тасталған дененің жылдамдығын өлшеу білігін (икемін) жұмыспен өтеуге акцент жасалған. Жұмыс дене қозғалысының траекториясын оның координаттары бойынша құра білуді қалыптастырады:

217-сур. 91 жұмыстың құралдары, 2-нұсқа

Х=1)₀1, У = \ ■

Қондырғыны (қондыруды) 217-сурет бойынша құрастырады (жинайды). Фанер тақтаны тік орнатады. Тақтаның жоғарғы сол бұрышын штативтің табанына қысады, лотоктыі дөңесін бе бірге ала жүріп, лотоктың қайырылған шетін көлденең орналастырады. Лотоктың шетін үстел үстіне /г=196±1 биіктікте орнатады. Бұл биіктік дененің құлау уақыты оңай еспетелінетіндігімен ыңғайлы:

1 = Л = 0,20 с.

V 8 V 9,8 м/с²

Тақтаға қағаз парағын түйрейді. Тақтаның жанына қағаз жолағын қояды. Онда (қағазда) шарды жіберуге арналған лоток шетінің проекциясы белгіленеді.

Жазықтыққа соғылғаннан кейін шар пеналға түскенше шарды сынақпен жіберу жүзеге асырылады. Осыдан кейін ақ қағаздың жолағына көшіргі қағазды салып оны мықтармен түйрейді.

Лотоктың бұрын таңдалған жерінен шарды 10 рет жіберуді жүзеге асырады. Қағаздың жолағында 10 белгі пайда болады.

Тәжірибелер нәтижелерін өңдеуді келесі тәртіпте жүргізеді. Белгілері бар қағаздың жолағына шашырау эллипсін (217-сур.) белгілейді, оның ортасын табады, /._ср орта қашықтығын және А/-_ср ұшу қашықтығының кездейсоқ қателігін өлшейді. Бастапқы жылдамдықтың орта модулін табуға осы мәліметтер жеткілікті:

(°о)с_Р — -р = ^ср ~\[^ ■

Мысалы, ^_ср'=270-10~³ м болсын. Ендеше,

(^уо)с_Р ⁼ 270-10^_3 м-Д/ ^{9,8 М/С}^Г= 1,35 м/с. ^р V 2-196-К)^-3 м

Тәжірибенің нәтижелері бойынша траекторияны құру үшін қағаз парағын фанерден алады, О (лоток шетінен) нүктесінен ОХ және ОУ осін жүргізеді: ОХ – көлденеңінен, ОУ – тігінен төменге. Бұл жүйедегі координат * = (у₀)_ср*, У = Ц--. Уақыт мезетіне / = 0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20алу ыңғайлы. Бұлар үшін оқушылар х, у координаттарын есептеп траектория құрады.

Жылдамдықты өлшеудің салыстырмалы қателігін

_ __^А*-ср . 1 1 Д/1

^_Ср 2 _ё 2 Н '

формуласы бойынша есептеп шығарады.

Мұндағы Д/,_ср – 10 тәжірибе кезінде кездейсоқ қателік шегінде қабылдануы мүмкін орта абсолюттік қателік. Өлшемдер нәтижесін графикалық өңдеу кезінде ол шашырау эллипсінің үлкен жарты осінің жартысына тең. Мысалы, аЬ = 20 мм, Д/._ср = -^-=10 мм болсын.

Осылайша -у-^- = -^г = 0,04, немесе е^ = 4%.

Өлшеу к (0,5%) мен дөңгелектеудің § (0,2%) салыстырмалы қателіктерін елемеуге болады.

Ендеше, е„=-т-^- = 0,04. ср

Жылдамдық өлшеудің абсолюттік қателігі

д_у = _е0 = 0,04 • 1,35 - = 0,05 - ,

у ср _с с

V— 1,35 ±0,05— .

С

Осы жұмыстағы қателікті бағалау II, § 5 тарауында мейлінше егжей-тегжей қарастырылған.