Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения с помощью машины Атвуда - файл n1.doc

Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения с помощью машины Атвуда
скачать (14.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc90kb.17.05.2007 00:18скачать

n1.doc

Цель работы:

  1. изучение законов равноускоренного движения;


Приборы и принадлежности: установка лабораторная “Машина Атвуда ФМ 11”, набор грузов и разновесков.
Ход работы:

Опыт 1.
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

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

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

  3. Определили ускорение свободного падения по формуле:

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

  1. 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


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)


  1. Определили относительную погрешность измерений:

∆b =|N-Nср|=|9,810-8,889|=0,921

E = ?b/N *100%=0,921/9,810*100=9,39%

  1. Сравнили теоретические значения ускорения свободного падения. Сравнили найденные результаты с ускорением свободного падения, вычисленным для широты Петербурга по формуле:

?=600

g = 9,7803+(1+0,005302*sin2?-0,00007*sin22?) = 9,7803+(1+0,005302*0,8660252-0,00007*0,8660252) =10,7843(м/с2)

Опыт 2.
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

  1. 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.

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

  3. Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a2=2*S1/t22ср

  1. Вычисляем значение сил F1/F2 и ускорений a1/a2.

  2. 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

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

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

  3. Находим среднее значение времени и рассчитываем ускорение по формуле:

a=2*S1/t2ср

  1. 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

  1. 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)

a2=2*S1/t2ср2=2*0,4/(2,82)2=0,1006(м/с2)

a1/a2=0,0932/0,1006=0,9264

?Mi2/?Mi1=0,3378/0,3294=1,0255
Вывод: Мы изучили законы равноускоренного движения, научились экспериментально находить ускорение свободного падения тела и проверили на практике справедливость второго закона динамики.
Стерлитамакский филиал Уфимского государственного авиационного технического университета.

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе №5
«Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения с помощью машины Атвуда»

Группа: МХС-108-д

Студент: Салимгареев А.

Преподаватель: Шабаев Р. Б.

Допуск

Выполнение

Защита









Стерлитамак 2007




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации