Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения с помощью машины Атвуда

Определение ускорения из закона пути для равноускоренного движения и ускорения свободного падения. Проверка второго закона динамики. Расчет среднего значения времени и ускорения. Растормаживание электромагнита с помощью кронштейна с фотодатчиком.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 29.10.2013
Размер файла 21,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение ускорения из закона пути для равноускоренного движения и ускорения свободного падения

1) Перекинули через блок нить с двумя грузами весом 161,4 грамма каждая и убедились, что система находится в положении безразличного равновесия.

2) Установили кронштейн с фотодатчиком в нижней части шкалы вертикальной стойки, а фотодатчик расположили таким образом, чтобы правый груз при движении вниз проходил в центре рабочего окна фотодатчика (за нижнее положение груза берём риску шкалы, соответствующей риске на корпусе фотодатчика и являющейся как бы продолжением оптической оси фотодатчика, которую пересекает движущийся груз). Установили правый груз в крайнем верхнем положении.

3) Положили на правый груз один из перегрузов. Нажали на кнопку «пуск» блока. Произошло растормаживание электромагнита, правый груз начал опускаться и таймер блока начал отсчёт времени. При пересечении правым грузом оптической оси фотодатчика отчёт времени прекратился. Записали показания таймера.

4) Определили по шкале пройденный грузом путь - расстояние от нижней плоскости груза (в верхнем положении) до оптической оси фотодатчика.

5) Определили значение ускорения по формуле:

a = 2*S/t2,

где S - путь, пройденный грузом,

t - время движения груза

6) Повторили измерения 3 раза, изменяя высоту подъёма груза в верхнем положении. Нашли среднее значение ускорения грузов.

7) Повторили измерения по пп. 2-6 с другим перегрузком.

8) Определили ускорение свободного падения по формуле:

g = a *(2*M+m)/m

9) Результаты измерений и вычислений записали в таблицу:

m, кг

M, кг

S, м

t1, с

t2, с

t3, с

tср, с

a, м/с2

aср, м/с2

g, м/с2

gср, м/с2

1

0,006

0,1614

0,750

2,75

3,06

2,84

2,88

0,1808

0,1701

9,3215

8,889

2

0,645

2,65

2,70

2,73

2,69

0,1783

3

0,400

2,25

2,34

2,28

2,30

0,1512

1

0,0066

0,1614

0,750

2,72

2,94

2,81

2,82

0,1886

0,1768

8,8239

2

0,645

2,61

2,65

2,69

2,65

0,1837

3

0,400

2,21

2,31

2,23

2,25

0,1580

1

0,0108

0,1614

0,750

2,69

2,87

2,76

2,77

0,1954

0,1819

8,5213

2

0,645

2,58

2,63

2,65

2,62

0,1879

3

0,400

2,18

2,28

2,19

2,22

0,1623

ускорение движение падение электромагнит

a = 2*S/tср2

g = a*(2*M+m)/m

g1 = a1ср*(2*M+m1)/m1=0,1701*(2*0,1614+0,006)/ 0,06=9,3215 (м/с2)

g2 = a2ср*(2*M+m2)/m2=0,1768*(2*0,1614+0,0066)/ 0,0066=8,8239 (м/с2)

g3 = a3ср*(2*M+m3)/m3=0,1819*(2*0,1614+0,0108)/ 0,0108=8,5213 (м/с2)

gср =(g1+ g2+ g3)/3=8,889 (м/с2)

10) Определили относительную погрешность измерений:

?b =|N-Nср|=|9,810-8,889|=0,921

E = Дb/N *100%=0,921/9,810*100=9,39%

11) Сравнили теоретические значения ускорения свободного падения. Сравнили найденные результаты с ускорением свободного падения, вычисленным для широты Петербурга по формуле: б=600

g = 9,7803+(1+0,005302*sin2б-0,00007*sin22б) = 9,7803+(1+0,005302*0,8660252-0,00007*0,8660252) =10,7843 (м/с2)

Проверка второго закона динамики

1 этап:

1) На правый груз поместим несколько перегрузков (общая масса которых m=16,6 г).

2) После выключения электромагнита система приходит в движение под действием силы F1=mg. Грузы проходят расстояние S1 равноускоренно. Измеряем данное расстояние и время движения грузов.

3) Проводим опыт 3 раза, измеряя время движения грузов.

4) Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a1=2*S1/t21ср

5) Перекладываем с правого груза перегрузок весом m0=4,2 г на левый. Следовательно на правом останется перегрузок m=12,4 г. Теперь движение системы будет происходить под действием силы F2=(m-2*m0)*g. Измеряем данное расстояние и время движения грузов.

6) Проводим опыт 3 раза, измеряя время движения грузов.

7) Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a2=2*S1/t22ср

8) Вычисляем значение сил F1/F2 и ускорений a1/a2.

9) Записываем полученные данные в таблицу:

п/п

?М, кг

S1, м

t1, с

t2, с

t3, с

tср, с

a, м/с2

a1/a2

F1/F2

1

0,3394

0,4

1,97

1,91

1,94

1,94

0,2126

1,0630

2,0236

2

0,3394

0,4

2,01

1,97

2,03

2,00

0,2000

?М=2*M+m=2*0,1614+0,0166=0,3394 (кг)

tср1=(t1+ t2+ t3)/3=(1,97+1,91+1,94)/3=1,94 (с)

tср2=(t1+ t2+ t3)/3=(2,33+2,37+2,38)/3=2,36 (с)

a1=2*S1/t2ср1=2*0,4/(1,94)2=0,2126 (м/с2)

a2=2*S1/t2ср2=2*0,4/(2,00)2=0,2000 (м/с2)

F1=mg=0.0166*9,8=0,1627 (H)

F2=(m-2*m0)*g =(0,0166-2*0,0042)*9,8=0,0804 (H)

a1/a2=0,4090/0,1975=1,0630

F1/F2=0,1754/0,0892=2,0236

2 этап:

1) На правый груз поместим перегрузок массой m=6,9 г.

2) После выключения электромагнита система приходит в движение под действием силы F1=mg. Грузы проходят расстояние S1 равноускоренно. Измеряем данное расстояние и время движения грузов.

3) Проводим опыт 3 раза, измеряя время движения грузов.

4) Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a=2*S1/t2ср,

а отношении будет иметь вид:

a1/a2 = ?Mi2/?Mi1

5) Добавляем по перегрузку m1=4,4 г на каждый груз. В результате масса системы увеличится на 2m1.

6) Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a=2*S1/t2ср

7) Вычисляем отношений ускорений a1/a2 и суммарных масс ?Mi2/?Mi1:

?Mi2/?Mi1 = (2*M+m+2*m1)/(2*M+m),

где M=MA=MB, а m - первоначальная сумма перегрузков на правом грузе, 2*mi - масса добавленных перегрузков

8) Записываем полученные данные в таблицу:

№ п/п

F=mg, H

S1, м

?Mi, кг

t1, с

t2, с

t3, с

tср, с

a, м/с2

a1/a2

?Mi2/?Mi1

1

0,0431

0,4

0,3294

2,95

2,86

2,98

2,93

0,0932

0,9264

1,0255

2

0,0431

0,4

0,3378

2,90

2,81

2,75

2,82

0,1006

F=mg=0,0042*9,8=0,0412 (H)

?M1=2*M+m=2*0,1614+0,0066=0,3294 (кг)

?M2=2*M+m+2*m1=2*0,1614+0,0066+2*0,0042=0,3378 (кг)

tср1=(t1+ t2+ t3)/3=(2,95+2,86+2,98)/3=2,93 (с)

tср2=(t1+ t2+ t3)/3=(2,90+2,81+2,75)/3=2,82 (с)

a1=2*S1/t2ср1=2*0,4/(2,93)2=0,0932 (м/с2)

?Mi2/?Mi1=0,3378/0,3294=1,0255

Мы изучили законы равноускоренного движения, научились экспериментально находить ускорение свободного падения тела и проверили на практике справедливость второго закона динамики.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Применение машины Атвуда для изучения законов динамики движения тел в поле земного тяготения. Принцип работы механизма. Вывод значения ускорения свободного падения тела из закона динамики для вращательного движения. Расчет погрешности измерений.

    лабораторная работа [213,9 K], добавлен 07.02.2011

  • Механика твёрдого тела, динамика поступательного и вращательного движения. Определение момента инерции тела с помощью маятника Обербека. Сущность кинематики и динамики колебательного движения. Зависимость углового ускорения от момента внешней силы.

    контрольная работа [1,7 M], добавлен 28.01.2010

  • Расчет ускорения поступательного движения тела при применении уравнения динамики. Измерение массы основных и дополнительных грузов. Произведение пробных замеров времени прохождения тележкой отмеченного пути. Вычисление случайной погрешности ускорений.

    лабораторная работа [32,6 K], добавлен 29.12.2010

  • Изучение кинематики материальной точки и овладение методами оценки погрешностей при измерении ускорения свободного падения. Описание экспериментальной установки, используемой для измерений свободного падения. Оценка погрешностей косвенных измерений.

    лабораторная работа [62,5 K], добавлен 21.12.2015

  • Расчет средней скорости и среднего ускорения в интервале заданного времени. Поиск силы, действующей на тело, движущееся с ускорением. Потенциальная энергия груза, расчет его ускорения. Поиск линейного ускорения с использованием второго закона Ньютона.

    контрольная работа [207,3 K], добавлен 23.09.2013

  • Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда. Изучение вращательного движения твердого тела. Определение момента инерции махового ко-леса и момента силы трения в опоре. Изучение физического маятника.

    методичка [1,3 M], добавлен 10.03.2007

  • История развития кинематики как науки. Основные понятия этого раздела физики. Сущность материальной точки, способы задания ее движения. Описание частных случаев движения в зависимости от ускорения. Формулы равномерного и равноускоренного движения.

    презентация [1,4 M], добавлен 03.04.2014

  • Косвенные методы измерения ускорения свободного падения при помощи математического и оборотного маятников. Изучение колебательных процессов при наличии сил трения. Коэффициент затухания, логарифмический декремент и добротность крутильного маятника.

    лабораторная работа [1,1 M], добавлен 07.02.2011

  • Нахождение тангенциального ускорения камня через секунду после начала движения. Закон сохранения механической энергии. Задача на нахождение силы торможения, натяжения нити. Уравнение второго закона Ньютона. Коэффициент трения соприкасающихся поверхностей.

    контрольная работа [537,9 K], добавлен 29.11.2013

  • Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.

    контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.