Выполнение работы

1. Имеющимися внизу регулируемыми ножками выровняйте прибор так, чтобы правое тело свободно проходило через крыльцо. Включите сетевой шнур в сеть 220 В . Нажмите кнопку «СЕТЬ» . При этом загораются лампочки фотоэлектрических датчиков и индикатор измерителя времени показывает цифры нуль. Прибор готов к работе.

2. При утопленной кнопке «ПУСК» переместите правое тело в верхнее положение так, чтобы нижняя грань этого тела совместилась с чертой на верхнем кронштейне. Отожмите кнопку «ПУСК» и система будет удерживаться в исходном положении электромагнитным тормозом.

3. Поместите на правое тело один из дополнительных грузиков. Нажмите кнопку «ПУСК» , при этом система приходит в движение. После прекращения движения с индикатора считывается время t. Нажмите кнопку «СБРОС» и проделайте данное упражнение с другим дополнительным грузиком. Значения S и m₁, при которых проводятся измерения, указываются преподавателем. Измерения с каждым из дополнительных грузиков проводятся не менее пяти раз, на основании чего определяется среднее значение t_ср для каждого грузика (масса m₁ указана на грузиках.

Результаты измерений оформляются в виде таблицы.

N

S,см

S1,см

m1,г

t,с

tср,c

v,см/с

а,см/c2

атеор ,см/c2

1

2

3

4

5

4. Постройте графическую зависимость ускорения а системы от действующей на нее силы m₁g.

5. На основании найденного в эксперименте значения а и известных масс m и m₁ определите из соотношения (8) ускорение свободного падения g.

6. При данной величине массы дополнительного груза m₁ постройте зависимость V² от S. Масса каждого тела m = 60,6 г.

Контрольные вопросы

1. Выведите формулы (5) и (8) из законов кинематики и динамики равноускоренного движения.

2. При каких упрощающих предположениях проводится проверка законов кинематики и динамики на машине Атвуда?

3. Объяснить , как при движении системы тел на машине Атвуда проявляется действие всех трех законов Ньютона.

4. Под действием какой силы тела на машине Атвуда движутся ускоренно? Почему их ускорение меньше ускорения свободного падения?

5. Как на машине Атвуда измеряется мгновенная скорость ускоренно движущегося тела?

5. Кинематика и динамика вращательного движения

1. Угловая скорость и угловое ускорение. Любое твердое тело можно рассматривать как систему материальных точек, причем масса тела равна сумме масс этих точек: (1)

Каждая из этих материальных точек при вращении тела имеет траекторию движения в виде окружности, центр которой лежит на оси вращения. Очевидно, что линейная скорость каждой -той точки зависит от расстояния до оси вращения и поэтому она не может служить кинематической характеристикой вращательного движения твердого тела. Равномерное движение материальной точки по окружности можно характеризовать угловой скоростью. Под угловой скоростью понимается векторная величина , численное значение которой равно отношению угла поворота к промежутку времени , за который этот поворот

произошел: (2).

Для неравномерного вращательного движения вводится понятие мгновенной угловой скорости: (3).

Единицей измерения угловой скорости является радиан в секунду (рад/с) или с^-1.

В ектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения тела таким образом, чтобы его направление совпадало с направлением поступательного движения правовинтового буравчика, ось которого расположена вдоль оси вращения тела , а головка вращается вместе с телом (рис. 1). Из этого рисунка видно, что все три вектора , и взаимно перпендикулярны, поэтому зависимость между линейной и угловой скоростями можно записать в виде векторного произведения: (4)

Для характеристики неравномерного вращения тела вводится понятие вектора углового ускорения . Вектор углового ускорения в каждый момент времени равен скорости изменения вектора угловой скорости:

(5)

Единицей измерения углового ускорения является радиан на секунду в квадрате (рад/с²) или с^-2. На рис. 2 показаны два возможных направления вектора углового ускорения.

Если вращение тела вокруг неподвижной оси происходит ускоренно, то вектор углового ускорения совпадает по направлению с вектором угловой скорости (рис. 2а). В случае замедленного вращения вектора и направлены противоположно друг другу (рис. 2б).