Задание
Исследовать зависимость скорости падения груза 𝑣от его времени паденияt.
Если эксперименты подтвердят прямо пропорциональную зависимость 𝑣отt, то измерить ускорение грузовa.
Порядок выполнения работы
Получите у лаборантаперегрузок.
Посмотрите, какое показание линейки, закреплённой на стойке машины Атвуда, находится на уровне подставки. Это показание является координатой xпточки падения груза на подставку. Запишите значениеxпв таблицу 4.1.
Положите перегрузок на один из грузов машины Атвуда.
Поднимите груз с перегрузком на максимальную высоту, измерьте по линейке на стойке начальную координату груза x0и запишите результат в таблицу 4.1.
Плавно, без толчка отпустите груз, предоставив ему возможность падать на подставку машины Атвуда. Одновременно запустите секундомер.
В момент падения груза на подставку остановите секундомер и запишите время падения груза tв таблицу 4.1.
Повторите ещё 6 раз пункты 4.4 – 4.6 при условии, что каждый раз высота подъёма груза, то есть его начальная координата x0, меньше, чем в предыдущем опыте, на 4 – 6 см.
Таблица 4.1. Зависимость скорости падения груза 𝑣от времени падения t
|
№ |
x0 |
xп |
h |
t |
𝑣 |
(𝑣) |
|
cм |
см |
м |
с |
м/с |
м/с | |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| |
|
3 |
|
|
|
|
| |
|
4 |
|
|
|
|
| |
|
5 |
|
|
|
|
| |
|
6 |
|
|
|
|
| |
|
7 |
|
|
|
|
|
Занесите в таблицу 4.1 значения высоты подъёма груза
и значения скорости падения груза𝑣.
Скорость падения следует определять
по второй из формул (2.7).Оцените погрешности измерений. Как это сделать, написано в пункте 5. Заполните последний столбец таблицы 4.1.
На основании данных таблицы 4.1 постройте график экспериментальной зависимости скорости падения груза 𝑣от времени его паденияt.
Выделите для графика не менее половины страницы.
Выберите подходящий масштаб, имея в виду, что по горизонтальной оси (оси абсцисс) надо откладывать значения t, а по вертикальной оси (оси ординат) – значения𝑣.
Нанесите на график экспериментальные точки в виде не закрашенных кружочков диаметром примерно 2 мм.
Нанесите на график планки погрешностей. Для этого от каждой экспериментальной точки отложите влево и вправо отрезок длиной (t), а затем отложите вверх и вниз отрезок длиной(𝑣).
Проведите по линейке экспериментальную прямую – так, чтобы она прошла через начало координат, пересекла планки погрешностей всех экспериментальных точек и при этом прошла наиболее близко ко всем точкам. Образец показан на рисунке 4.1.
Выберите
на экспериментальной прямой линии
произвольную точку, определите её
координаты
,
а затем, используя первую формулу в
(2.7), определите значение ускорения
грузаa. На рисунке
4.1. произвольная точка обозначена буквойA, её координаты: (2,5
с; 0,95 м/с), при этом значение ускорения
получаетсяa= 0,38 м/с2.
Графики можно строить, используя современные компьютерные программы. Например, график на рисунке 4.1 построен с помощью EXCEL. Программа сама провела по точкам экспериментальную линию (линию тренда) и выдала её уравнение: y= 0,3819x. Из этого уравнения видно, чтоa= 0,3819 м/с2.
Оцените погрешность измерения ускорения грузов (a). Как это сделать, написано в пункте 5.
Запишите результат измерения ускорения грузов в виде:
Сформулируйте выводы.