Описание экспериментальной установки и

и методика эксперимента.

В настоящей работе подлежат экспериментальной проверке два положения, вытекающие из второго закона Ньютона:

1. Зависимость величины ускорения от действующей силы при неизмен-

ной массе.

В этом задании массу системы М не меняют, а изменяют действующие

cилы F₁ и F₂, проводя соответственно 2 опыта. Запишем второй закон Ньютона

для первого опыта:

Ма₁ = F₁, (9)

где М – масса всей системы и аналогично для второго опыта:

Ма₂ = F₂ (10)

Из (9) и (10) следует:

а₁ F₁

------ = ------ .

а₂ F₂ (11)

Последнее равенство и подлежит проверке.

2. Зависимость величины ускорения от массы системы при постоянной

действующей силе.

В этом случае второй закон Ньютона для двух опытов можно записать

следующим образом:

М₁а₁ = F, М₂а₂ = F,

а₁ М₂

откуда ----- = --------. (12)

а₂ М₁

В обоих упражнениях необходимо подсчитать погрешность измерений всех величин, входящих в (11), (12), а также погрешность отношений

а₁ F₁ М₂

-----, ------ и --------.

а₂ F₂ М₁

Внимание! Формула (5) для ускорения системы получена с использованием

второго закона Ньютона, подлежащего проверке в данной работе. Поэтому

использовать ее для определения ускорения нельзя!

Ускорение в работе определяется из экспериментальных данных. Для

этого используется электрифицированная машина Атвуда, применяемая сов-

местно с электросекундомером, позволяющим с точностью до 0,01с измерять

время прохождения грузов известного расстояния. По данным измерений

времени и пройденного расстояния и рассчитывается величина ускорения.

Машина Атвуда состоит из вертикальной колонки, на которой имеется

шкала для отсчета пройденных грузами расстояний. На верхнем конце колонки

укреплен легкий, свободно вращающийся с малым трением блок. Через блок перекинута тонкая нить с грузами одинаковой массы m на концах. Массы этих

грузов можно увеличить добавочными небольшими грузами (перегрузками). Если один перегрузок положить на правый или левый груз, то система придет в равноускоренное движение. Ясно, что то же самое произойдет при накладывании перегрузов разных масс на оба груза.

Каждый груз состоит из двух цилиндров. При отвинчивании нижних

цилиндров масса системы уменьшается почти вдвое. Это необходимо использовать

при проверке зависимости ускорения от массы системы.

Движение грузов ограничивается сплошной платформой, устанавливаемой в нижней части колонки справа. Для удержания системы в положении равновесия до начала опыта в левой части колонки прикрепляется электромагнит, подключенный к выпрямителю (рис.3). При размыкании цепи начинается ее движение (замыкать цепь следует только непосредственно перед производством опыта).

Измерение промежутков времени, в течение которых происходит движение грузов, производится с помощью электросекундомера. Электросекундомер

включается в сеть переменного тока, а пуск его производится одновременно с размыканием цепи электромагнита.