Лабораторная работа № 1

Тема: Исследование равноускоренного движения без начальной скорости.

Цель работы: убедиться в равноускоренном характере движения бруска и определить его ускорение и мгновенную скорость.

Оборудование:

• прибор для изучения движения тел;
• ленты из миллиметровой и копировальной бумаги длиной 300 мм и шириной 20 мм;
• штатив с муфтой и лапкой.

Описание устройства и действия прибора

Прибор, изображенный на рисунке представляет собой желоб, состоящий из двух соединенных друг с другом частей, верхней и нижней. На верхней части желоба находится вибратор 2.

Вибратор имеет подвижную часть 3 с бойком.

К бруску 4 прикрепляются бумажная и копировальная ленты 5. Эти ленты пропускаются под бойком подвижной части вибратора и удерживаются зажимом 6.

Если вибратор включить в сеть переменного тока и нажать на кнопку 7, то его подвижная часть будет совершать колебания с Т = 0,02с. При освобождении бумаги брусок начинает скользить по желобу. На ленте остаются метки в виде точек от удара бойка

Задание 1. Убедитесь в том, что брусок движется по наклонной плоскости равноускоренно.

Теоретические обоснования

Убедиться в равноускоренном характере движения можно, например, с помощью закономерности:

S₁ : S₂ : S₃ : ....... : S_N = 1 : 4 : 9 : ....... : N²

где S₁, S₂, S₃, ......., S_N модули векторов перемещений, совершенных бруском за промежутки времени t₁, t₂ = 2t₁, t_{3 =} 3t₁,..., t_n = nt₁ отсчитываемые от начала движения (см. §8).

Если указанная закономерность выполняется, значит, движение является равноускоренным.

Указания к работе

2. Соберите установку в соответствии с рисунком.

3. Включите вибратор в сеть, нажмите на кнопку 7. а затем освободите зажим 6, не отпуская кнопку 7 до конца движения бруска.

4. Освободите бумажную ленту. Измерьте на ней расстояния между нулевой и каждой следующей меткой. Это будут расстояния S₁, S₂, S₃, ......., S_N, соответствующие промежуткам времени 0,02с, 0,04с, 0,06с, ... 0,30с. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Вычислите отношения: s₂/s₁, s₃/s₁, ..., s₁₅/s₁ округлив результаты до целых чисел.

6. Результаты вычислений запишите в виде ряда отношений, дописав правую часть в следующем уравнении:

s₁ : s₂ : s₃ : s₄ : s₅ : s₆ : s₇ : s₈ : s₉ : s₁₀ : s₁₁ : s₁₂ : s₁₃ : s₁₄ : s₁₅ = 1 : ...,

где под s₁ в данном случае подразумевается s₁/s₁ = 1, под s₂ - s₂/s₁ и т.д.

7, Сделайте вывод о характере движения бруска.

Задание 2. Определите ускорение движения бруска.

1. Из формулы s = at²/2 выразите а через s и t.

2. Воспользуйтесь полученными вами экспериментальными данными и вычислите значение ускорения дважды, например при t₁₀ = 0,2с и соответствующем s₁₀ и при t₁₅ = 0,3с и соответствующем s₁₅(маленькие значения и брать не рекомендуется, так как чем меньше значения, тем с большей погрешностью будет выполнено определение ускорения).

Задание 3. Определите мгновенную скорость движения бруска в разные моменты времени и постройте график зависимости мгновенной скорости от времени.

1. По формуле v = at определите мгновенную скорость бруска к концу промежутков времени 0,10, 0,20 и 0,30с от начала движения.

2. По полученным данным постройте график зависимости модуля мгновенной скорости бруска от времени.

Задание 4. Постройте график зависимости координаты х бруска от времени t, отсчитываемого от начала движения.

Для построения графика воспользуйтесь данными таблицы, приняв за начало отсчета момент начала движения и соответствующую этому моменту координату.

Поскольку брусок двигался прямолинейно в одном и том же направлении, то расстояния S₁, S₂, S₃, ......., S_N и будут являться координатами x₁, x₂, x₃, ..., x₁₅, которые имело движущееся тело к концу промежутков времени 0,02с, 0,04с, 0,06с, ..., 0,3с.

Указание: график рекомендуется строить на листе миллиметровой бумаги высотой 25см и шириной 18см. откладывая промежутки времени по оси абсцисс (менее длинной, чем ось ординат) в масштабе: 10мм — 0,02с