8

Министерство образования и науки Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

гОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Ростовский государственный строительный университет»

Утверждено

на заседании кафедры физики

26 октября 2006 г.

Методические указания

к лабораторной работе № 4

«ИЗУЧЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА НЬЮТОНА

С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА»

Ростов-на-Дону

2007

УДК 531.383

Методические указания к лабораторной работе № 4 «Изучение второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда». – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2007. – 8 с.

Содержатся необходимые теоретические материалы, сведения о порядке выполнения работы и оформления ее результатов.

Предназначено для выполнения лабораторной работы по программе курса общей физики для студентов всех специальностей.

Составители: проф. Н.Н.Харабаев,

проф. А.Н.Павлов

Рецензент: доц. Ю.И.Гольцов

Редактор Н.Е.Гладких

Темплан 2007 года, поз. 161

Подписано в печать 29.01.07

Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 0,5.

Тираж 50 экз. Заказ

___________________________________________________________

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.

© Ростовский государственный

строительный университет, 2007

Лабораторная работа №4

ИЗУЧЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА НЬЮТОНА

С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА

Цель работы: на опыте изучить действие основного закона динамики поступательного движения.

Приборы и принадлежности: установка «машина Атвуда», набор грузов, секундомер, линейка.

Краткая теория эксперимента

Основной закон динамики поступательного движения (второй закон Ньютона): если на тело массой действует сила , то это тело приобретает ускорение , величина которого прямо пропорциональна величине действующей силы и обратно пропорциональна массе данного тела.

Согласно этому закону для какого-либо тела с неизменной массой величина ускорения линейно зависит от величины действующей силы , то есть . Линейная зависимость величины ускорения от величины действующей силы может быть проверена экспериментально с помощью «машины Атвуда» (рис.1).

Рис.1. Принципиальная схема «машины Атвуда»

Через легкий блок перекинута тонкая нить, на концах которой подвешены грузы массой M каждый. На левый и правый грузы помещают перегрузки массами и , причем  (например, ). В этом случае система грузов массой придет в движение. Результирующая сила, вызывающая ускорение движения этой системы грузов, равна разности сил тяжести перегрузков m₁ и m₂, лежащих на правом и левом грузах M : . Это выражение справедливо, если пренебречь массой блока и трением в оси блока (в этом случае силы натяжения для нитей слева и справа одинаковы по величине). Изменяя массы перегрузков m₁ и m₂ так, чтобы их сумма сохранялась и соответственно сохранялась масса всей системы грузов , получим несколько значений силы , вызывающей ускорение системы. Для каждого значения силы определим ускорение движения и найдем зависимость величины от величины . Величину ускорения грузов можно определить опытным путем с помощью формулы , полученной из , где h – путь, пройденный телом за время t после начала равноускоренного движения с ускорением .

По зависимости величины ускорения для системы грузов массой от величины результирующей силы проверим справедливость 2-го закона Ньютона.