Изучение движения с помощью машины Атвуда

 

Лабораторная  работа №1.07

ИЗУЧЕНИЕ  ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА

Приборы и принадлежности: установка для изучения равнопеременного движения (машина Атвуда), секундомер, линейка, набор грузов и перегрузков.

Задание №1

Определение ускорения  свободного падения.

Расположить кронштейн А (рис. 1) примерно в районе 25-30 см от основания стойки (от точки К). Нижний кронштейн должен быть расположен внизу (в точке К). Правый груз М расположить в верхней точке так, чтобы нижнее основание груза находилось на уровне осветителя (точка О). На груз М положить перегрузок массой  m=8,3*10^-3кг. Используя кнопки («сеть» и «пуск» на приборе) систему приводят в движение. После отсчета времени нажать кнопку «сброс». Под действием перегрузка система из двух грузов начнет двигаться на участке ОА с ускорением a. Пройденный путь составит  s и в точке А скорость системы будет равна:

                                    v=            откуда    =>a=  (1) 

На участке АВ движение будет равномерным и  пройденный путь за время t, будет s₁. Таким образом, скорость v=.      (2)

Из второго закона Ньютона записываем ускорение  a и затем находим g.

                                                              a=                                           (3)

и находим g    =>      g=a=·  (4)

ТАБЛИЦА№1

 

Записать конечный результат в виде: g=g_ср 
 

Задание №2.

Определение ускорения движения и проверка формулы  пути (v₀=0).

Рассмотрим движение  с начальной скоростью равно  нулю. Для выполнения задания кронштейны А и В с осветителями устанавливают на максимальном расстоянии S  друг от друга. Кронштейн А вверху, а В внизу. Через блок переброшены соединенные нитью два груза равной массы М=60*10^-3 кг. На правый груз кладут перегрузок массой m=8,3*10^-3кг, который ускоряет движение системы. Перед пуском основание правого груза должно быть на уровне верхнего осветителя. Сила тяжести груза F=mg  сообщает обоим грузам ускорение

                                          a==                                                          (5)

Включают систему  движения, нажимая кнопку «пуск» и определяют время движения 1 электросекундомером. Проверяют выполнение закона

                                                           S=                                                     (6)

По формуле v_m=at, определяют мгновенную скорость в конечной точке В.

Измеряют с помощью  линейки пройденное расстояние S_изм для сравнения с рассчитанным значением. Данные заносят в таблицу №2. Вычисляют средние значения v_m,S  и погрешности.

ТАБЛИЦА №2

 

Записать конечный результат в виде:    v_m=v_m.сррvm

                                    S=S_ср

                                                            Задание №3

Определение ускорения, мгновенной скорости и скорости равномерного движения.

На правый груз кладут перегрузок массой m=8,3*10^-3кг. С помощью секундомера при пуске системы определяют время t₀(от начала движения до снятия перегрузка) прохождения пути S₀, а по электросекундомеру  отмечают время t  равномерного движения пути S. По формуле

                                                       a=                                      (7)

определяют ускорение  системы. По формуле v_m=at₀ находят мгновенную скорость в момент снятия перегрузка, а по формуле v= определяют скорость равномерного движения на участке AB. Опят повторяют 3 раза для данного m. Результаты заносят в таблицу 3.

ТАБЛИЦА №3

                                                                 v=v_срv

Задание №4.

Проверка  формулы пути.

    S=v₀t++S₀                                                  (8)

Верхний кронштейн А опускают примерно на 25 см, нижний кронштейн В остается внизу. Правый груз находится в наивысшем положении, и на него кладут ускоряющий перегрузок массы m=4,9г и затем добавочный груз m=8.3г. Под действием ускоряющих грузов система приходит в ускоренное движение на участке от вершины стержня О до кронштейна А. Груз в точке А приобретет мгновенную скорость v₀ за время t₀. В то же время в точке А груз m=8,3г автоматически снимается и на участке АВ груз будет продолжать двигаться с ускорением с начальной скоростью v₀ под действием перегрузка m_n.Определить v₀  можно по измерению времени движения t₀  с помощью секундомера на участке равноускоренного движения от вершины стержня до кронштейна А. Метод определения ускорения  а  был дан в предыдущем задании, поэтому v₀=at₀, где t₀–время движения груза между точками ОА,    а – ускорение груза, рассчитываемое по формуле (7). Далее проверяют формулу (8) по полученным экспериментальным данным, учитывая, что время t  отсчитывается электро-секундомером на участке АВ. Работу проделывают с двумя разными ускоряющими грузами по три раза, результаты заносят в таблицу 4.

ТАБЛИЦА №4

 

Записать  конечный результат в виде: S=S_ср±

Сравнивают Scдлиной пути отмеренного по кронштейне S_кр.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Дать определение равномерного движения.
2. Дать определение равноускоренного движения.
3. Вывести формулу v=v₀+at
4. Вывести формулу S=v₀t+

Литература

1. Кортнев А.В. Практикум по физике. М., 1963.
2. Иверонова В.И. Физический практикум. М., 1953.
3. Стрелков С.П. Механика. М., 1952.
4. Матвеев А.Н. Механика. М., 1983.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. М., 1983.