1курс 2сем / ЛР2 физика

1. Цель работы.

Исследование равномерного и равноускоренного прямолинейного движения.

2. Описание лабораторной установки.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки

В нешний вид лабораторной установки приведен на рис. 1. На вертикальной стойке закреплен блок 1, через который проходит нить с большими грузами 2а и 2б. На правый груз 2а сверху может помещаться дополнительный небольшой грузик кольцо 3. Электромагнит 4 фиксирует начальное положение грузов при помощи фрикционной муфты. На вертикальной стойке находятся три подвижных кронштейна 5, 6 и 7. Верхний кронштейн 5 имеет риску, по которой устанавливается низ большого груза. Для измерения расстояний на стойке нанесена миллиметровая шкала. Средний 6 и нижний 7 кронштейны снабжены фотоэлектрическими датчиками 8 и 9. Когда нижний край груза 2а пересекает оптическую ось верхнего фотодатчика 8, включается секундомер. Выключается он в тот момент, когда нижний край того же груза пересекает оптическую ось фотодатчика 9. Дополнительная полочка 10 на среднем кронштейне 6 снимает дополнительный грузик 3 с груза 2а в тот момент, когда последний пересекает оптическую ось датчика 8.

Параметры установки.

Таблица 2.1

Название прибора	Предел измерений	Систематическая погрешность	Цена деления
Секундомер (циф.)	99,999 с	0,001 с	-
Линейка	49 см	2 мм	1 мм

Масса груза 1 = 1884г.

Масса груза 2 = 1968г.

θ_T = 0,0005c.

3. Рабочие формулы.

1. Формулы вычисления ускорения:

(1)

(2)

(3)

a₁ – ускорение грузов на участке S_1, a₂ – расчетное ускорение системы грузов, S₁ – путь, пройденный телами с ускорением a_1, S₂ – путь, пройденный телами за время t₂, M – масса грузика, m – масса дополнительного грузика (кольцо), – среднее значение ускорения на участке S₁, g – ускорение свободного падения (~9,8 м/с²), N – количество измерений.

2. Формулы вычисления скоростей:

(4)

(5)

(6)

v₁ – расчетная скорость при переходе с равноускоренного движения на равномерное, v₂ – экспериментальная скорость равномерного движения грузов,

– среднее значение скорости при переходе с равноускоренного движения на равномерное.

3. Результаты измерений и вычислений.

Результаты измерений и вычисления данных для дальнейшего анализа

Таблица 4.1

S2, м	0,19	0,20	0,21	0,22	0,23
t2, с	0,395	0,412	0,444	0,496	0,530
v2, м/с	0,48	0,49	0,47	0,47	0,47
а1, м/с2	0,58	0,59	0,56	0,57	0,57

S₁ = 0,2 м

V₂ = 0,48 м/с

V₁ = 0,34 м/с

5. Пример расчетов по рабочим формулам.

По формуле (1) a₁ = = 0,574 м/с²

По формуле (2) a₂ = = 0,606 м/с²

По формуле (3) = = 0,576 м/с²

По формуле (4) v₂ = = 0,481 м/с

По формуле (5) v₁ = = 0,348 м/с

По формуле (6) = 0,476 м/с

6. Вывод формулы и расчет погрешностей.

1. Вывод формулы систематической погрешности.

2. Расчёт погрешности по выведенной формуле.

м/с²

м/с

3. Случайные погрешности

6.3.1 Средняя квадратичная погрешность отдельного измерения ускорения.

= 0,007 м/с²

6.3.2 Среднее квадратичное отклонение ускорения.

= 0,003 м/с²

6.3.3 Средняя квадратичная погрешность отдельного измерения скорости.

= =

0,001 м/с

6.3.4 Среднее квадратичное отклонение скорости.

= 0,004 м/с

В этой работе производится измерение неслучайных по своей природе физических величин: скорость движения и ускорения грузов, поэтому случайные погрешности определяются только влиянием приборных ошибок на измеряемые величины. В этом случае должны выполняться неравенства: ; . Лучше, если первое из неравенств будет строгим, а второе нестрогим:

0,001 < 0,005 т.е

0,004 < 0,005 т.е

Получившиеся неравенства говорят о том, что в измерениях, скорее всего, нет грубых ошибок и промахов.

Вывод: Установила, что движение на участке S₁ является равноускоренным, а на участке S₂ – равномерным. Определила экспериментальное ускорение грузов и расчетное значение: а₁ = (0,574 ± 0,018) м/с², а₂ = (0,606 ± 0,018) м/с². Определила скорости грузов и расчетное значение: V₂ = (0,481 ± 0,005) м/с, V₁ = (0,348 ± 0,005) м/с.

|a_экс – a_теор| < |V_экс – V_теор| <

|0,007 _м/с² – 0,003 _м/с² | < 0,02 _м/с² |0,004 _м/с – 0,001 _м/с | < 0,005 _м/с

|0,004 _м/с² | < 0,02 _м/с² |0,003 _м/с | < 0,005 _м/с

Получившиеся неравенства говорят о том, что в измерениях, нет грубых ошибок и промахов.