Министерство образования и науки Российской федерации
гОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Ростовский государственный строительный университет»
Утверждено
на заседании кафедры физики
20 мая 2011 г.
Методические указания
к лабораторной работе № 4
«ИЗУЧЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА НЬЮТОНА
С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА»
Методические указания для бакалавриата
всех профилей по направлениям подготовки:
270800 «Строительство»
270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия»
280700 «Техносферная безопасность»
190700 «Технология транспортных процессов»
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
230400 «Информационные системы и технологии»
230700 «Прикладная информатика»
120700 «Землеустройство и кадастр»
261400 «Технология художественной обработки материалов»
221700 «Стандартизация и метрология»
100800 «Товароведение»
Ростов-на-Дону
2011
УДК 531.383
Методические указания к лабораторной работе № 4 «Изучение второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда». – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. – 8 с.
Методические указания содержат краткую теорию метода, порядок выполнения лабораторной работы, требования техники безопасности, требования к оформлению результатов, а также перечень контрольных вопросов и тестов.
Предназначены для выполнения лабораторной работы по программе курса физики для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения всех профилей по направлениям:
270800 «Строительство»
270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия»
280700 «Техносферная безопасность»
190700 «Технология транспортных процессов»
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
230400 «Информационные системы и технологии»
230700 «Прикладная информатика»
120700 «Землеустройство и кадастр»
261400 «Технология художественной обработки материалов»
221700 «Стандартизация и метрология»
100800 «Товароведение»
УДК 531.383
Составители: проф. Н.Н. Харабаев,
проф. А.Н. Павлов
Рецензент доц. Ю.И. Гольцов
Редактор н.Е. Гладких
Темплан 2011 г., поз. ___
Подписано в печать ____). Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л 0,5. Тираж 100 экз. Заказ
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета.
334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный
строительный университет, 2011
Лабораторная работа №4
ИЗУЧЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА НЬЮТОНА
С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА
Цель работы: на опыте изучить действие основного закона динамики поступательного движения.
Приборы и принадлежности: установка «машина Атвуда», набор грузов, секундомер, линейка.
Краткая теория эксперимента
Основной закон
динамики поступательного движения
(второй закон Ньютона): если на тело
массой
действует сила
,
то это тело приобретает ускорение
,
величина
которого
прямо
пропорциональна величине
действующей
силы
и обратно
пропорциональна массе данного тела.
Согласно этому
закону для какого-либо тела с неизменной
массой
величина ускорения
линейно
зависит от величины действующей силы
,
то есть
.
Линейная
зависимость величины ускорения от
величины действующей силы может быть
проверена экспериментально с помощью
«машины Атвуда» (рис.1).
Рис.1. Принципиальная схема «машины Атвуда»
Через легкий блок
перекинута тонкая нить, на концах
которой подвешены грузы массой M
каждый. На левый и правый грузы помещают
перегрузки массами
и
,
причем
(например,
).
В этом случае система грузов массой
придет в движение.
Результирующая
сила, вызывающая ускорение движения
этой системы грузов, равна разности
сил тяжести перегрузков m1
и m2,
лежащих на правом и левом грузах M
:
.
Это выражение справедливо, если
пренебречь массой блока и трением в
оси блока (в этом случае силы натяжения
для нитей слева и справа одинаковы по
величине). Изменяя массы перегрузков
m1
и m2
так, чтобы их сумма
сохранялась
и соответственно сохранялась масса
всей системы грузов
,
получим несколько значений силы
,
вызывающей ускорение системы. Для
каждого значения силы
определим ускорение движения
и найдем зависимость величины
от величины
.
Величину ускорения грузов можно
определить опытным путем с помощью
формулы
,
полученной из
,
где h
– путь,
пройденный телом за время t
после начала
равноускоренного движения с ускорением
.
По зависимости величины ускорения для системы грузов массой от величины результирующей силы проверим справедливость 2-го закона Ньютона.