Задание 2. Проверка закона перемещений

Проведение опыта при помощи лабораторной установки

1. Снимите с машины кольцевую полочку.

2. На правый груз положите перегрузок.

3. Измерьте время прохождения грузом расстояний в 20, 25, 30 и т.д. см – всего 6-7 опытов. Полученные данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п.п.	S, м	t, с	t2
…

4. Зависимость S=f(t) – квадратичная функция, а ее график – парабола. Однако ее графическая идентификация («узнавание») невозможна. Поэтому постройте график зависимостиS=f(t²). Точку (t=0,S=0) на графике не откладывайте. Если экспериментальные точки ложатся на прямую с небольшим разбросом и прямая проходит через начало координат, то можно сделать вывод о выполнении закона перемещений.

5. Как и в задании 1 для линеаризации зависимости применяют МНК. С помощью полученного уравнения найдите ускорение движения и определите погрешность его измерения.

6. Зная массы грузов и перегрузка, из формулы (14) найдите ускорение свободного падения. Учитывая погрешности измерения масс грузов и перегрузка, найдите относительную и абсолютную погрешность измерения ускорения свободного падения.

Проведение опыта с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

1. Откройте файл Lab1-2-1.ip. (папка: Задание 2)

2. Запустите программу и измерьте время прохождения грузом расстояний в 2, 3, 4 и т.д. всего 6 измерений. . Полученные данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п.п.	S, м	t, с	t2
…

3. Обработку результатов проводите, используя пункты 4-6 задания 2.

Задание 3. Проверка второго закона Ньютона.

Проведение опыта при помощи лабораторной установки

Поскольку ускорение движения является функцией двух переменных – силы и массы, то изучение второго закона Ньютона выполняется путем раздельного исследования двух зависимостей: 1) зависимости ускорения от действующей силы при постоянной массе системы и 2) зависимости ускорения от массы системы при постоянной действующей силе.

Исследование зависимости ускорения от силы при постоянной массе

1. Тщательно сбалансируйте грузы.

2. Затем на правый груз последовательно положите перегрузки. В результате в системе появляется движущая сила равная mg, гдеm - 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.

3. Измерьте время равноускоренного движения системы на пути, например, 1 метр. Все данные заносите в таблицу 3.

Таблица 3

№ п.п.	m, кг	S, м	t, с	a, м/с2
…

4. Пользуясь законом перемещений (16), вычислите ускорение а.

5. Проведите еще 5-6 опытов, последовательно увеличивая массу перегрузков.

6. Постройте график зависимости ускорения движения от действующей силы. Точку (F=0,a=0) на графике не откладывайте. Если экспериментальные точки ложатся на прямую с небольшим разбросом и прямая проходит через начало координат, то можно сделать вывод о том, что ускорение действительно прямо пропорционально силе.

7. По угловому коэффициенту полученной прямой определите массу системы и сравните ее с реальной массой.

Исследование зависимости ускорения от массы при постоянной силе.

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

2. Для изменения массы системы одновременно на правый и левый груз положите дополнительные одинаковые грузы. Все данные записывают в таблицу 4.

Таблица 4

№ п.п.	m, кг	S, м	t, с	a, м/с2
…

3. График обратно пропорциональной зависимости ускорения от массы представляет собой гиперболу, которую невозможно идентифицировать. Для проверки предположения об обратно пропорциональной зависимости между ускорением и массой необходимо построить график зависимости ускорения от обратного значения массы системы:a=f(m^-1). Подтверждением предположения является прямолинейность этого графика.

4. По угловому коэффициенту полученной прямой определите значение приложенной силы и сравните ее с реально действующей в системе.

Проведение опыта с помощью программы моделирования физических процессов Interactive Physics.

Исследование зависимости ускорения от силы при постоянной массе

1. Откройте файл Lab1-2-1.ip. (папка: Задание 3)

2. Затем на левый груз последовательно положите перегрузки. В результате в системе появляется движущая сила равная mg, гдеm - 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.

3. Измерьте время равноускоренного движения системы на пути. Все данные занесите в таблицу 3.

Таблица 3

№ п.п.	m, кг	S, м	t, с	a, м/с2
…

4. Далее смотрите пункты 4-7, задания описанного выше.

Исследование зависимости ускорения от массы при постоянной силе.

1. Откройте файл Lab1-2-1.ip(папка: Задание 3).

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

3. Для изменения массы системы одновременно на правый и левый груз кладут дополнительные одинаковые грузы. Все данные записывают в таблицу 4.

Таблица 4

№ п.п.	m, кг	S, м	t, с	a, м/с2
…

4. Далее смотрите пункты 3-4, задания с лаб. установкой.

приложение 2.1