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-й 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-й 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 07.02.2011Механика 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 28.01.2010Расчет 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 29.12.2010Изучение 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 21.12.2015Расчет 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 23.09.2013Изучение 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 10.03.2007История 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 03.04.2014Косвенные 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 07.02.2011Нахождение 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 29.11.2013Определение 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