- •И н с т р у к ц и я по технике безопасности при выполнении лабораторных работ
- •Погрешности результатов измерений
- •Лабораторная работа № 1 изучение законов кинематики и динамики поступательного движения
- •Краткая теория.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы и задания
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 изучение соударенИй шаров
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 изучение вращательного движения твердого тела
- •Краткая теория.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 исследование упругой деформации и определение модуля юнга при растяжении
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение колебаний физического и математического маятников
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 определение скорости звука в воздухе и собственных частот воздушного столба
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 изучение сложения колебаний
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11. Определение момента инерции шаров малого радиуса
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение 1
- •Приложение2
Описание экспериментальной установки
Машина Атвуда состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса (1), узла блока (2), электромагнитного пускателя (3), грузов (4), приемного столика (5), подставки (6).
Корпус (1) с сантиметровыми делениями, градуированная часть которого составляет 860 мм, имеет на обратной стороне паз с двумя токоведущими шинами, через которые с помощью приемного столика включается счетчик-секундомер.
В нижней части корпуса имеются гнезда для подключения пускателя. Узел блока (2) состоит из блока диаметром 140 мм и кронштейна. По диаметру блока имеется проточка, по которой при проведении опыта с системой грузов перемещается нить. На боковой части блока проставлена его масса 109,9 г.
Электромагнитный пускатель (3) служит для пуска и остановки грузов (4).
Приемный столик (5) предназначен для разрыва цепи счетчика-секундомера и прекращения отсчета времени в момент удара грузом по чашке столика.
Движущая система состоит из двух грузов (4), соединенных нитью, каждый из грузов состоит из двух цилиндров с полостями для засыпки дроби при тарировке.
Измерения и обработка результатов
Задание 1.Проверка закона равноускоренного движения.
Проверьте правильность соединения машины Атвуда с секундомером и выпрямителем. Перед проведением опытов машину необходимо поставить в строго вертикальное положение с помощью ножек-винтов подставки. Для контроля установки машины в вертикальном положении служат грузы. Регулировка считается достаточной в том случае, если правый груз располагается в центре чашки приемного столика.
На правый груз положите перегрузок массой 4 г.
Установите систему грузов в нулевое положение. Включив выпрямитель, ВС-24М, подайте напряжение 4 – 6 вольт на электромагнитный держатель, тем самым фиксируя систему грузов в установленном положении.
Закрепите приемный столик на отметке S3 = 0,8 м. Площадку приемного столика установите в крайнее верхнее положение.
Включите электросекундомер и установите на нулевую отметку.
Выключите выпрямитель. В результате освобождается нить с грузом, одновременно включается электросекундомер. В момент соприкосновения правого груза с площадкой приемного столика электросекундомер выключается.
Снимите показание электросекундомера.
Измерения повторите три раза.
Изменяя положение приемного столика (S2 = 0,6 м;S1 = 0,4 м), получите для различных расстояний разное время движения грузов, определяемое как среднее арифметическое из трех измерений при одном и том же значении расстоянияS.
Данные опыта занесите в таблицу 1.
Таблица 1
№ опыта |
| |||||
|
t1, c |
a1, м/c2 |
t2, с |
a2, м/c2 |
t3, с |
a3, м/c2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
среднее |
|
|
|
|
|
|
При одной и той же перегрузке ускорения системы будут одинаковыми. Поэтому должно выполняться соотношение: . Проверьте справедливость данного соотношения, вычислив ускорения движений грузов в зависимости от расстояний
Сделайте вывод по результатам выполненного задания.
Задание 2.Проверка второго закона Ньютона.
Если перекладывать перегрузки с одного груза на другой, то масса всей системы не изменится, но результирующая внешняя сила, приложенная к системе, будет меняться, а с ней и ускорение движения системы.
Для двух различных случаев имеем:
;; (1)
;. (2)
Делением этих выражений соответственно получаем:
(3) и(4)
Из выражения (3) получим:
. (5)
Сравнивая выражения (3) и (5), запишем:
. (5)
Выражение (5) подлежит проверке.
На правый груз положите перегрузок 10 г (8+2), на левый – 2 г. Результирующая внешняя сила, приложенная к системе:
г.
2. Определите при таком расположении перегрузков три значения для каждого из значенийS=0,4 м, 0,6 м, 0,8 м, и найдите средние значения для.
Перегрузок 2 г с правого груза переложите на левый.
г.
Масса системы остается постоянной. Определите три значения для тех же значенийS. Данные занести в таблицу 2.
Пользуясь формулой (5), вычислите соотношение через значениеSиt.
Составьте возможные комбинации из Sиtи произведите вычисления. Выражениядолжны быть примерно равны между собой и в данном случае близки к 2, т.к..
Переложите все перегрузки (2 + 2 + 8) на правый груз и произведите измерения времени для тех же значений S.г.
Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 2.
Таблица 2
№ |
|
|
| |||||||||||||||
S1 |
t1 |
S2 |
t2 |
S3 |
t3 |
S1 |
t1 |
S2 |
t2 |
S3 |
t3 |
S1 |
t1 |
S2 |
t2 |
S3 |
t3 | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среднее знач. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постройте график зависимости ускорения системы от действующей на систему силы при постоянной массе всей системы. Ускорение определяется по формуле .
Сделайте вывод по результатам выполненного задания.
Задание 3.
Для двух различных случаев при и изменяющейся массе системы имеем:
;; (6)
;. (7)
Делением этих выражений соответственно получаем:
(8) и. (9)
Сравнивая (7) и (8), можно записать:
(10)
Выражение (10) подлежит проверке.
Перегрузки 2 + 8 поместите на правый груз, перегрузок 2 г. на левый. Результирующая сила ,m= 8 г.
Проведите соответствующие измерения времени, находя среднее значение из трех измерений для каждого из трех значений S.
Путем развинчивания грузов уменьшите массу системы в 2 раза. Не изменяя значения внешней силы, определите средние значения времени для тех же значений S.
Полученные данные занесите в таблицу 3.
Таблица 3.
№ |
mc1 |
mc2 | ||||||||||
|
S1 |
t1 |
S2 |
t2 |
S3 |
t3 |
S1 |
t1 |
S2 |
t2 |
S3 |
t3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пользуясь формулой (8), определите отношение через значениеSиt, составив несколько комбинаций изSиt.
Постройте график зависимости ускорения от массы системы при
Сделайте вывод по результатам выполненного задания.