Лабораторна робота №1 вивчення законів кінематики і динаміки за допомогою машини атвуда1 та визначення прискорення вільного падіння.

Мета роботи: дослідження руху тіл під дією сили тяжіння; розрахунок прискорення вільного падіння за результатами дослідів; розрахунок реального прискорення системи з двох тягарців.

Прилади і обладнання: машина Атвуда з електромагнітним пускачем, фотоелектричними датчиками і мілісекундоміром, лінійка.

Опис приладу

О сновні закони кінематики і динаміки можна експериментально перевіряти за допомогою машини Атвуда, схематично зображеної на рис.1.1.

Рис. 1.1. Машина Атвуда

На платформі 1 змонтовані вертикальна колона 2 і пульт керування 15 з мілісекундоміром. До колони 2 прикріплені нерухомий кронштейн 3, два рухомих – 4 і 5, а також втулка 6, на якій змонтовані електромагніт 7 і легенький шків 8. Через паз на ободі шківа проходить нитка 9, до кінців якої прив’язані тягарці 10 і 11 однакової маси. Кронштейни 4 і 5 можна переміщувати вздовж колони 2, фіксуючи в потрібному положенні. Це дозволяє змінювати шлях , на якому тягарці будуть рухатись рівноприскорено, і шлях , де тягарці рухаються рівномірно.

До кронштейна 5 прикріплені фотоелектричний датчик 13 і додатковий кільцеподібний кронштейн 12, який знімає з падаючого тягарця 10 додатковий тягарець Д.

Кронштейн 3 оснащено двома гумовими амортизаторами 16, що пом’якшують падіння тягарців 10 і 11, а також електричним датчиком 14. Кронштейни 4 і 5 мають покажчики розташування, а кронштейн 4 – ще й риску для точного розміщення нижньої частини тягарця 10 у початковому положенні. У цьому положенні при відтиснутій клавіші «ПУСК» електромагніт 7 утримує систему у стані спокою.

Завдання 1. Вивчення рівноприскоренного руху та визначення Опис методу досліджень

У початковому положенні на тягарець 10 масою (рис.1.1) кладуть додатковий тягарець масою . Вимкнення електромагніту 7 звільняє тягарець 10, що забезпечує його падіння з прискоренням на шляху (між кронштейнами 4 і 5). Проходження тягарця 10 повз кронштейн 12 супроводжується зняттям додаткового тягарця Д з тягарця 10. Рух тягарця 10 від датчика 13 до датчика 14, на шляху , відбувається рівномірно. Час цього руху вимірюється мілісекундоміром, що автоматично вмикається у момент перетину тягарцем 10 світлового променя, що падає на фотоелемент датчика 13, і вимикається при перетині тягарцем 10 променя, спрямованого на фотоелемент датчика 14.

На шляху на тягарець 10 з тягарцем Д діють сила тяжіння і сила натягу нитки . Така ж за модулем сила натягу діє при цьому і на тягарець 11. Рівняння руху при цьому для тягарця 10: