Lab_2

Министерство образования и науки РФ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физико-технический институт

^{наименование института}

Кафедра радиоэлектроники и телекоммуникационных систем

^{наименование кафедры}

Отчет по лабораторной работе № 1.2

По дисциплине: физика (механика)

Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда

Выполнил:

Студент группы РДб-12-1,

Полетаев Василий Васильевич

Приняла: Доцент кафедры

квантовой физики и нанотехнологий,

Днепровская Лариса Васильевна

Иркутск, 2012 г.

Цель работы: Экспериментальная проверка основных уравнений и законов поступательного движения тела.

Задание 1. Проверка закона скоростей

Проводим опыт с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

Измеряем время равноускоренного движения грузка (m=1кг, перегрузок: =0.01 кг) t₁ и t₂ при различных S₁ и S₂. Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1: Сводная таблица результатов измерений времени и пути равноускоренного движения системы и вычисления скорости, необходимого для обработки результатов измерения.

№ п.п.	S1, м	t1, с	S2, м	t2, с	v, м/с
1	2	8,75	5	12	0,4166
2	3	10,75	4	7,875	0,5079
3	4	12,625	3	5,125	0,5853
4	5	14,125	2	3,125	0,64
5	6	15,5	1	1,5	0,666

• Скорость равноускоренного движения грузка вычисляется по формуле v=at, где а: ускорение равноускоренного движения грузка. Для обработки данных по МНК, обозначаем параметры так:

y=v; x=t; A=a.

• Вычисляем значение А по формуле:

= = 0,045

a = 0,045 м/с²

• Построили график зависимости у=Ах с экспериментальными точками .

Вывод: Зависимость у=Ах соответствует полученным экспериментальным данным.

Итак, равноускоренное движение грузка подчиняется закону скоростей, значит скорость движения грузка прямо пропорциональна его времени движения: v=at.

Задание 2. Проверка закона перемещений

Проводим опыт с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

Измеряем время прохождения грузом расстояний в 2м, 3м, 4м и т.д

Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 2: Сводная таблица результатов измерений времени и пути равноускоренного движения системы и вычисления квадрата скорости, необходимого для обработки результатов измерения.

№ п.п.	S, м	t, с	t2
1	2	9,125	83,266
2	3	11,125	123,766
3	4	12,750	162,563
4	5	14,250	203,063
5	6	15,625	244,141
6	7	16,875	284,766

• Перемещение грузка в этом случае вычисляется по формуле: S=a/2*t². Для обработки данных по МНК, обозначаем параметры так:

y= S ; x = t²; A =

• _{Вычисляем параметру А по формуле:}

= =0,0245

a = 2А = 0.049 м/с²

• Зная массы грузов и перегрузка, находим ускорение свободного падения:

= 0.0488 м/с²

• Построили график зависимости у=Ах с экспериментальными точками .

Вывод: Зависимость у=Ах соответствует полученным экспериментальным данным.

Итак, равноускоренное движение грузка подчиняется закону перемещений, значит путь прямо пропорционален квадрату времени движения : S=a/2.t²

Задание 3. Проверка второго закона Ньютона.

Поскольку ускорение движения является функцией двух переменных – силы и массы, то изучение второго закона Ньютона выполняется путем раздельного исследования двух зависимостей:

А- зависимости ускорения от действующей силы при постоянной массе системы

B- зависимости ускорения от массы системы при постоянной действующей силе

A-Исследование зависимости ускорения от силы при постоянной массе

Проводимо опыт с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

На левый груз последовательно положите перегрузки. В результате в системе появляется движущая сила равная Dmg, где Dm - суммарная масса перегрузков. При этом, конечно, общая масса системы незначительно увеличивается, но этим изменением массы по сравнению с массой грузов можно пренебречь, считая массу системы постоянной.

Измеряем время равноускоренного движения системы на пути 2м. Все данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3: Сводная таблица измерений времени движения системы и вычисления некоторых параметров, необходимых для обработки результатов измерения.

№ п.п.	Dm, кг	F	S, м	t, с	a, м/с2
1	0.01	0.0981	2	8,750	0,0522
2	0.02	0.1962	2	6,250	0,1024
3	0.03	0.2943	2	4,875	0,1683
4	0.04	0.3924	2	4,375	0,2089
5	0.05	0.4905	2	4	0,25

• Ускорение движения грузка, по второму закону Ньютона, прямо пропорционально действующему силу и обратно пропорционально его массе: a = . Для обработки данных по МНК и построения графика зависимости ускорения движения от действующей силы, параметры обозначаются так:

y= a ; x = F = Dm.g ; A =

• Построили график зависимости ускорения от действующей силы у=Ах с экспериментальными точками:

вывод: ускорение действительно прямо пропорционально действующей силе

• Вычисляем угловой коэффициент графика:

= =0,51

• По угловому коэффициенту полученной прямой определяем массу системы

m = = 1,96 кг

• Масса системы в реальной

м = 2.01 кг

Масса, вычисляемая по графику, приблизительна реальной массе.

B-Исследование зависимости ускорения от массы при постоянной силе:

Проводим опыт с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

Все опыты проводим с одним и тем же перегрузком , т.е. при постоянной действующей силе. Ускорение системы измеряется также как и в предыдущем задании.

Для изменения массы системы одновременно на правый и левый груз положим дополнительные одинаковые грузы. Все данные записываем в таблицу 4.

Таблица 4: Сводная таблица измерений времени движения системы и вычисления некоторых параметров, необходимых для обработки результатов измерения

№ п.п.	m, кг	m-1	S, м	t, с	a, м/с2
1	1	1.00	2	8,750	0,0522
2	1,1	0.91	2	9,5	0,0443
3	1,2	0.83	2	9,875	0,041
4	1,3	0.77	2	10,375	0,0372
5	1,4	0.71	2	10,750	0,0346

• Ускорение движения грузка, по второму закону Ньютона, прямо пропорционально действующему силу и обратно пропорционально его массе: a = . Для обработки данных по МНК и построения графика зависимости ускорения движения от обратного значения массы системы, параметры обозначаются так:

y= a ; x =; A = F = .

• Построили график зависимости ускорения от обратного значения массы системы у=Ах с экспериментальными точками:

Вывод: Ускорение системы действительно обратно пропорционально её массе.

• Вычисляем угловой коэффициент графика:

==0,0538

• По угловому коэффициенту полученной прямой определяем значение приложенной силы:

F = = 0,0538 Н

• Значение реально действующей силы в системе:

F = 0.0981Н

Значение силы, вычисляемой по графику, приблизительно значению реально действующей силы в системе.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой механическое движение? Назовите виды механического движения.

2. Сформулируйте основную задачу механики.

3. Что называется материальной точкой.

4. Что такое траектория, путь и перемещение?

5. Сформулируйте определения для скорости, ускорения.

6. Запишите уравнение движения для равнопеременного, равномерного прямолинейного движения.

7. Что такое сила?

8. Сформулируйте первый закон Ньютона. Какие системы отсчета называются инерциальными?

9. Запишите и сформулируйте второй и третий законы Ньютона.