Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
механика_лабораторные работы.docx
Скачиваний:
12
Добавлен:
09.11.2018
Размер:
729.87 Кб
Скачать

Контрольные вопросы

  1. Что такое трение скольжения? Чем оно отличается от других видов трения?

  2. Отчего зависит сила трения скольжения?

  3. Как вычислить силу трения скольжения?

  4. Как определяется коэффициент трения скольжения в работе?

  5. Выведите формулу (6).

  6. Чем коэффициент трения скольжения отличается от коэффициента трения покоя и коэффициента трения качения?

  7. Какова размерность коэффициентов трения?

  8. Какова роль трения скольжения в природе и технике?

  9. *Какие еще существуют методы определения коэффициента трения скольжения?

  10. *Предложите методику эксперимента по определению коэффициента трения сыпучих веществ.

Лабораторная работа №5 определение ускорения свободного падения с помощью машины атвуда

Цель работы: Определить ускорение свободного падения с помощью машины Атвуда. Убедиться в справедливости 2-го закона Ньютона.

Приборы и принадлежности: Модульный учебный комплекс МУК-М2: рабочий узел «наклонная плоскость», электронный секундомер ЭС1, два груза на нитях, дополнительные грузы.

Краткое теоретическое введение

Машина Атвуда представляет собой установку (рис.1), которая состоит из:

  1. - легкого блока с неподвижной осью и вращающейся с малым трением;

  2. - двух грузов разной массы (m1 > m2), подвешенных на нерастяжимой невесомой нити, перекинутой через блок.

рис. 1

Если грузы не удерживать, то они будут двигаться равноускоренно. Запишем основные уравнения движения грузов в векторной (1) и скалярной (2) формах:

(1)

(2)

Найдем силы натяжения нити N1 и N2 с учетом того, что ускорения грузов по модулю одинаковые (a1=a2=a):

; (3)

Величину ускорения грузов a можно найти экспериментальным путем. Для этого следует измерить время опускания груза t с определенной высоты h:

(4)

В идеальном случае (когда блок невесомый и трение на оси блока отсутствует) эти силы должны быть равны между собой. В этом случае исходя из формулы (3) ускорение грузов можно вычислить как:

(5)

Прировняв выражения (4) и (5) можно найти ускорение свободного падения .

(6)

Методика эксперимента

Установка представляет собой наклонную плоскость, которую с помощью винта 1 можно устанавливать под разными углами α к горизонту (рис.2). Для машины Атвуда необходимо установить плоскость под углом 90 градусов к горизонту. Через блок 3 перекинута нить 6 с грузами 2 и 8. Для удержания грузов используется электромагнит 9. Для окончания счета секундомера используется фотодатчик 5. Для остановки груза применяется отбойное устройство 4.

рис. 2

Для работы с машиной Атвуда необходимо перевести секундомер СЭ1 в режим работы №1. При этом включится электромагнит 9 и груз 8 будет зафиксирован. После нажатия кнопки «Пуск» секундомера электромагнит выключится, начнется отсчет времени, и грузы начнут равноускоренное движение.

После прохождения фотодатчика 5 произойдет остановка секундомера. Отбойное устройство 4 остановит груз.

Порядок выполнения работы

Нахождение ускорения свободного падения.

  1. Приведите установку в рабочее положение. Груз m2 в работе остается постоянным.

  2. Для трех различных масс опускающегося груза m1 (добавляя подгрузки) измерьте время опускания. С каждой массой проведите опыт трижды. Вычислите среднее время. Данные занесите в таблицу 1.

  3. Рассчитайте ускорение свободного падения по формуле (6) для каждой массы. Сравните их между собой и с табличным значением 9,81 м/с2.

  4. Подсчитайте абсолютную и относительную погрешности косвенного измерения , приняв массы тел за константы, тогда

  1. Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1.

Таблица 1

m1, кг

t, с

, с

h, м

, м/с2

, м/с2

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Проверка основного закона динамики.

  1. Вычислите теоретические значения ускорения системы а по формуле (4). Сравните их с данными, полученными экспериментально по формуле (5). Для вычисления ускорения по формуле (5) возьмите табличное значение м/с2. Результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2

m1, кг

, с

h, м

a, м/с2

(эксп.)

a, м/с2

(теор.)

N1, Н

(эксп.)

N2, Н

(эксп..)

N1, Н

(теор.)

N2, Н

(теор.)

1

2

3

  1. Рассчитайте величины сил натяжения N1 и N2 по формуле (3) сначала для экспериментальных значений ускорения а, затем для теоретических значений а. Результаты расчетов занесите в таблицу 2.

  2. Сравните теоретические и экспериментальные величины сил натяжения N1 и N2. Сделайте выводы о том выполняется ли основной закон динамики?