Лабораторная работа 3

Лабораторная работа №3

«Изучение равноускоренного движения на машине Атвуда».

Выполнил:

студент I курса группы ВИ 327

Нестеренко Александр

Проверил:

Бородина Евгения Григорьевна

Старухин Анатолий Николаевич

БГТУ Военмех 2013 г.

Порядок выполнения работы

1. Включить приборы в сеть. Установить груз I на столик 7 (рис. 3.2). По вертикальной шкале 3, снять начальную координату l' нижнего торца груза II, записать полученный результат. Снять нить с блока и установить на грузы I и II дополнительные грузы так, чтобы суммарная масса грузов стала равна 100 г и 70 г соответственно (с учётом начальной массы). Установить ограничитель 6 горизонтальным участком на отметке l₁=35 см. Поместить систему грузов на блок так, чтобы груз II нижним торцом касался ограничителя. Придерживая его в таком положении, включить секундомер (на задней панели электронного блока), нить зафиксируется. Установка готова к работе.

2. Нажать кнопку«Пуск» электронного секундомера, при этом грузы придут в движение, и одновременно начнется отсчет времени. При прохождении груза I мимо фотоэлемента секундомер остановится. Записать показание секундомера в табл. 3.1.

3. Опустить груз II на ограничитель, придерживая его, нажать кнопки«Стоп» и«Сброс» (обращайте внимание на то, чтобы груз I не раскачивался). Записать показания секундомера. Выполнить аналогичные измерения ещё два раза. Результаты занести в таблицу 3.1, в колонку, соответствующую S₁, где S₁=l₁–l'–4,2 см (грузы I и II проходят равные расстояния l₁–l', однако, секундомер фиксирует время, за которое груз I проходит расстояние на 4,2 см меньше с учётом расстояния от столика 7 до датчика фотоэлемента2).

l'=11 см, m₁=100 г, m₂=70 г Таблица 3.1

№п/п	S1=19,8 см	S2=19,8 см	S3=19,8 см	S4=19,8 см
	t1, c	t2, c	t3, c	t4, c
1
2
3
4
	t1ср=________с t1ср2=_______с2	t2ср=________с t2ср2=_______с2	t3ср=________с t3ср2=_______с2	t4ср=________с t4ср2=_______с2

4. Перемещая ограничитель, провести аналогичные операция для l_i=30, 25 и 20 см, заполнив табл. 3.1, где S_i=l_i–l'–4,2 см. Эти данные позволят определить величину ускорения а для данной массы грузов, а также сделать вывод о характере их движения.

5. Установить ограничитель на отметке l=35 см.

6. Снять нить с блока и установить дополнительные грузы так, чтобы суммарная масса I и II грузов были равны 60 и 50 г соответственно.

7. Измерить время движения грузов 5 раз. Результаты занести в таблицу3.2.

8. Провести серию измерений, повторив п.п. 5, 6, когда массы грузов составляют 70 и 60, 80 и 70, 90 и 80, 100 и 90 г. Результаты занести в таблицу3.2.

S=l–l'–4,2=20,8–l'=………., см Таблица 3.2

№ п/п	m1, г	m2, г	ti, мс						tiср, мс		ti2ср, мс2		a, м/с2		m1+m2, г
1	60	50
2	70	60
3	80	70
4	90	80
5	100	90

9. Изменяя величину перегрузки, исследовать зависимость ускорения системы от действующей на грузы силы. Для этого проделать аналогичные испытания, когда массы грузов составляют 120 и 50, 110 и 60, 100 и 70, 90 и 80 г. Высоту, на которой находится ограничитель оставить прежней. Результаты занести в таблицу 3.3.

S=l–l'–4,2=20,8–l'=………, см Таблица 3.3

№ п/п	m1, г	m2, г	ti, мс						tiср, мс		ti2ср, мс2		a, м/с2		m1-m2, г
1	120	50
2	110	60
3	100	70
4	90	80

Обработка и анализ результатов измерений

1. По данным таблицы3.1 рассчитать среднее время t_iср прохождения системой расстояния S_i, а также квадрат этого времени.

2. Результаты измерений из таблицы 3.1 представить на графике в виде зависимости 2S(t²_cp). Провести прямую линию, наилучшим образом соответствующую всем экспериментальным точкам. Убедиться в том, что указанная зависимость близка к линейной. Тангенс угла наклона, полученной прямой к оси абсцисс(что следует из формулы (3.2)), и равен ускорению системы грузов. Найти это ускорение. Соответствуют ли полученная величина ускорения законам динамики? Сделать вывод о характере движения грузов. Оценить погрешность найденного значения ускорения по разбросу точек на графике.

3. Заполнить таблицы 3.2 и 3.3, рассчитав среднее время движения грузов, а также их ускорения для каждой пары по формуле (3.2).

4. Представить на графике зависимости ускорения системы грузов от их суммарной массы а=f(m₁+m₂) и от массы перегрузки а=f(m₁–m₂). Сделать вывод о влиянии массы грузов и сил, действующих на них на ускорение системы.

5. Найти абсолютную и относительную погрешности ускорения системы для любой пары грузов, применяя метод расчёта погрешности косвенных измерений.

Контрольные вопросы и задания

1. Закономерности кинематики равноускоренного движения. Представьте их в графическом виде а(t), υ(t), S(t).

2. Законы динамики Ньютона.

3. Закон динамики вращательного движения твёрдого тела относительно неподвижной оси.