9.3. Задание

Установить угол  наклона плоскости к горизонту менее 20° и измерить угол , массу m тела, время скатывания t тела с наклонной плоскости, пройденное расстояние s вдоль наклонной плоскости, затем вычислить механическую энергию тела в начальный момент времени W₁, когда тело покоится на вершине наклонной плоскости, и в конце скатывания W₂ по формулам (50) и (53), и сравнить их.

9.4. Порядок выполнения работы

1) Измерить массу m твердого тела. Определить значение коэффициента k, учитывающего форму скатывающегося тела. Результат измерения массы и его инструментальную погрешность занести в таблицу.

2) Ослабить стопорный винт 6 на узле «наклонная плоскость» (см. рис. 3) и повернуть плоскость на требуемый угол против часовой стрелки (угол  должен быть меньше 20). Контроль угла осуществить с помощью указателя 5 и отсчетного устройства 4. Зафиксировать положение стопорным винтом 6.

3) Электронный секундомер перевести в режим «1». Переключить тумблер, расположенный слева на основании установки, «на себя». Поместить скатываемое тело в верхний конец плоскости, где оно будет зафиксировано магнитным полем электромагнита 7.

4) Нажать кнопку «пуск» секундомера и измерить время скатывания тела с наклонной плоскости. С помощью линейки 3 измерить пройденное расстояние. Результаты измерения угла наклона плоскости , времени скатывания t и пройденного расстояния s и их инструментальную погрешность занести в таблицу. Опыт повторить многократно.

5) Провести оценочный (приблизительный) расчет механической энергии тела в начальный момент w₁ (наверху наклонной плоскости) и после скатывания w₂ (в конце наклонной плоскости) по формулам (50) и (53) и результат подписать у преподавателя.

6) Провести математическую обработку результатов прямых измерений.

7) Вычислить среднее значение механической энергии до и после скатывания тела с наклонной плоскости, их абсолютную и относительную погрешность.

8) Записать окончательный результат (с учетом правил округления).

9) Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

9.5. Дополнительное задание

Измерить коэффициент трения скольжения тела (диск, цилиндр) о наклонную плоскость (см. задание 1 лабораторной работы 3) и установить, при каких значениях угла наклона плоскости к горизонту выполняется условие скатывания тела вращения без проскальзывания (48).

9.6. Контрольные вопросы

1) Кинетическая энергия (поступательного и вращательного движения).

2) Потенциальная энергия (в поле силы тяжести, силы упругости).

3) Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии.

4) Вывести формулы для расчета механической энергии твердого тела до и после скатывания.

Библиографический список

1. Крохин С. Н. Измерения и погрешности / С. Н. Крохин / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1995. 30 с.

2. Трофимова Т. И.Курс физики / Т. И. Трофимова. М., 1990. 478 с.

3. Детлаф А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. М., 1989. 607 с.

4. Савельев И. В. Курс физики / И. В. Савельев. М., 1989. Т.1. 293 с.

5. Яворский Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. М., 1990. 622 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1