Рейтинг: 5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Лабораторная работа №

Тема: Определение ускорения тела по величине действующей на него силе и массе тела.

Цель работы: состоит в проверке утверждения о том, что величина ускорения тела, и величина силы, под действием которой тело с этим ускорением движется, связаны соотношением: F = ma.

Оборудование:

  • направляющая рейка;
  • штатив с муфтой и перекладиной;
  • неподвижный блок;
  • набор грузов;
  • нить;
  • динамометр;
  • весы с разновесами;
  • каретка;
  • секундомер с двумя датчиками;
  • 2 крючка;
  • динамометр.

Указания к работе

Цель работы достигается тем, что вначале рассчитывают, какое ускорение должно иметь тело известной массы под действием приложенных к нему сил, величины которых также известны, а затем в ходе опыта определяют с каким ускорением тело реально двигалось при действии этих сил.lr9-n8

В опыте исследуют движение каретки по направляющей рейке, расположенной горизонтально. В движение она приходит под действием двух сил: силы упругости тесьмы Fynp и силы трения о поверхность рейки - Fтp. Сила упругости возникает при растяжении нити грузом, подвешенном на другом конце нити. Поскольку каретка и подвешенный груз будут двигаться с одинаковым по модулю ускорением, то уравнения их движения могут быть записаны в следующем виде:

Ma = Fynp-Fтp (1)
ma = Fт - Fynp (2)

где М - суммарная масса каретки и установленных на ней грузов; m - масса груза, подвешенного на тесьме; Fт - сила тяжести, действую-щая на подвешенный груз (см. рис.).

Складывая левые и правые части этих уравнений, получают:
Ma + ma = Fт - Fтр или a(M + m) = Fт - Fтp.

Отсюда: a = (Fт - Fтp)/(M + m) (3)

Чтобы определить с каким ускорением каретка реально двигалась, необходимо измерить её перемещение S и время t, за которое оно было совершено. Так как каретка начинает двигаться из состояния покоя, то уравнение её движения имеет вид: S = at2/2.

Тогда a = 2S/t2 (4).

Для измерения перемещения и времени движения каретки на направляющей рейке устанавливают датчики секундомера. Один из них должен запускать секундомер как только каретка начнёт двигаться. Место его установки определяют опытным путем, действуя в следующем порядке. Каретку размещают на левом крае направляющей рейки. Датчик устанавливают на рейке несколько правее магнита каретки, и медленно приближают к магниту до тех пор, пока секундомер не начнёт работать. После этого датчик плавно перемещают вправо, чтобы он вышел из зоны действия магнита, закрепленного в каретке. Правильно установленный датчик располагается на минимальном расстоянии от магнита каретки. Второй датчик устанавливают в 20 см от первого.

Выполнение работы:

1. Соберите экспериментальную установку как показано на рисунке. Длину нити выбирают такой, чтобы подвешенный к ней груз при крайнем левом положении каретки на направляющей рейке находился на высоте 35-40см от пола.

2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

   Fт, Н       Fтр, Н       M, кг       M, кг       aт, м/с2       S, м       t, с       tср, с       aэ, м/с2   
1                  
2                  
3                  
4                  
5                  
6                  

3. Прикрепите груз к динамометру и определите величину действующей на него силы тяжести - .

4. Измерьте на весах массы каретки с двумя грузами - М.

5. Измерьте на весах массу одного груза - m.

6. Определите силу трения каретки о поверхность направляющей рейки - Fтp. Для этого каретку с двумя грузами устанавливают на направляющую рейку, прикрепляют к ней динамометр и, потянув за него вдоль рейки, приводят каретку в равномерное движение. По показанию динамометра определяют величину силы трения.

7. Вычислите значение ускорения ат, с которым каретка должна двигаться по рейке в соответствии с выводами теории, на основании которых была получена формула (3).

8. Установите каретку в крайнее левое положение на рейке, произведите её пуск и определите время движения между датчиками - t.

9. Не меняя положения датчиков повторите измерение времени 5-6 раз и определите среднее время движения между датчиками - tcp.

10. Воспользовавшись формулой (4), определите фактическое значение ускорения каретки, которое она имела, перемещаясь по рейке - аэ.

11. Сравните полученные значения ускорений ат и аэ. Укажите возможные причины расхождения результатов.

 

Добавить комментарий

Все в рамках приличия и законодательства РФ...


Защитный код
Обновить

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter