Работу выполнила: Ожегова Е.АСтудент группы № 2345
1) Цель работы: исследование равномерного и равноускоренного прямолинейного движения.
2) Описание лабораторной установкиВнешний вид лабораторной установки представлен на рис. 2.1. На вертикальной стойке закреплён блок 1, через который проходит нить с привязанными к ней большими грузами 2a и 2б. На первый груз 2а сверхуможет помещаться дополнительный небольшой грузик 3 в виде кольца. Электромагнит 4 фиксирует начальное положение грузов при помощи фрикционной муфты. На вертикальной стойке находятся три кронштейна 5,6 и 7. Кронштейны 5 и 6 могут передвигаться вдоль стойки. Верхний кронштейн 5 имеет риску, по которой устанавливается низ большого груза. Для измерения расстояний на стойке нанесена миллиметроваяшкала. Средний 6 и нижний 7 кронштейны снабжены фотоэлектрическими датчиками 8 и 9. Когда нижний край груза 2а пересекает оптическую ось верхнего фотодатчика 9. Дополнительная полочка 10 на среднем кронштейне6 снимает дополнительный грузик 3 с груза 2а в тот момент, когда последний пересекает оптическую ось датчика 8.
3) Таблица технических характеристик и используемые формулы
3.1)Технические характеристики приборов
|№ |Название |max |Цена деления |Класс точности |Систематическая погрешность | |1 |Линейка|44 см. |1 мм. |0,045 |2 мм | |2 |Секундомер |99,999 с. |1 мс.|0,01 |0,001 с |
M=60г,m=6г S1=17см- равноускоренное движение S2=14см- равномерное движение t2=0,350c.
Лабораторная работа: Изучения прямолинейного движения на машине атвуда
Название: Изучения прямолинейного движения на машине атвуда Раздел: Рефераты по физике Тип: лабораторная работа Добавлен 12:55:38 22 июня 2011 Похожие работы Просмотров: 3892 Комментариев: 18 Оценило: 5 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно Скачать
Федеральное Агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Лабораторная работа по курсу «Общая физика»
ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ
Преподаватель Студент группы 220201
___________ /____________. / Стороженко Сергей Валерьевич
___________2011 г. 2011 г.
Целью работы является изучение закона прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения с помощью машины Атвуда.
2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Схема экспериментальной установки на основе машины Атвуда приведена на рис.2.1.
Миллисекундомер 8 представляет собой прибор с цифровой индикацией времени. Регулировочные опоры 9 используют для регулировки положения экспериментальной установки на лабораторном столе.
Принцип работы машины Атвуда заключается в том, что когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, то система находится в положении безразличного равновесия. Если на правый груз положить перегрузок, то система грузов выйдет из состояния равновесия и начнет двигаться.
3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Средние значения времени и квадрата времени 2 > прохождения грузом с перегрузом пути S:
Абсолютная суммарная погрешность измерения времени прохождения пути S:
(3.3)
Абсолютная случайная погрешность измерения времени прохождения пути S:
стандартная абсолютная погрешность измерения времени:
Абсолютная суммарная погрешность косвенного измерения квадрата времени прохождения пути S:
Абсолютная погрешность косвенного измерения корня квадратного из расстояния:
Угловой коэффициент экспериментальной прямой:
b = (3.8)
Величина ускорения, определяемого из линеаризованного графика:
Абсолютную случайную погрешность ускорения sсл (a ) рассчитываем методом наименьших квадратов.
Рассчитываем параметры линеаризованного графика
(y = f(x) = Ax + B) и случайные абсолютные погрешности параметров.
Расчет производится по формулам: (3.10)
куда входят следующие величины:
где n – число экспериментальных точек.
Абсолютная случайная погрешность определения углового коэффициента: sсл (β ):
где вспомогательная величина:
Абсолютная случайная погрешность ускорения:
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.
Измеренные значения и результаты их обработки приведены в таблице 4.1.
Результаты прямых и косвенных измерений Таблица 4.1
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ В МАШИНЕ АТВУДА
Оценка лабораторно-практического занятия
Подготовка к лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе
“Выполнено” “____” ___________
Подпись преподавателя __________
РАБОТА 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ В МАШИНЕ АТВУДА
Цель работы: изучение вращательного и поступательного движений на машине Атвуда, определение момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.
Описание установки иеё назначение.
Машина Атвуда является настольным прибором, ее изображение приведено на рис. 3.1. На вертикальной стойке 1 основания 2 расположены три кронштейна: нижний 3, средний 4 и верхний 5. На верхнем кронштейне 5 крепится блок с узлом подшипников качения, через который переброшена нить с грузом 6. На верхнем кронштейне находится электромагнит 7, который при подаче на него напряжения с помощью фрикциона удерживает систему с грузами в неподвижном состоянии.
На среднем кронштейне 4 крепится фотодатчик 8, выдающий электрический сигнал по окончании счета времени равноускоренного движения грузов. Также на вертикальной стойке 1 укреплена миллиметровая линейка 9, по которой определяют начальное и конечное положения грузов, т. е. пройденный путь.
Начальное положение определяют визуально по нижнему краю груза, конечное положение – по риске среднего кронштейна. Секундомер 10 выполнен как самостоятельный прибор с цифровой индикацией времени.
Машина Атвуда предназначена для изучения законов поступательного и вращательного движений. Принцип работы установки основан на том, что, когда на концах нити подвешены грузы различной массы, система начинает двигаться равноускоренно. В комплект грузов входит несколько перегрузов, что позволяет исследовать движения с различными ускорениями.
Основные расчетные формулы.
4.Определение момента инерции блока I и момента сил трения в блоке Mтр:
Цель работы: исследование равномерного и равноускоренного прямолинейного движения.
Положение материальной точки в произвольный момент вре. мени t однозначно задается при помощи радиуса.вектора r, соединяющего начало координат с движущейся точкой. Скорость υ точки в момент времени t равна производной по времени от радиу. са.вектора:
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
Ускорение материальной точки a определяется как производная по времени от скорости:
Перемеще н ие Δr материальной точки к моменту времени t можно найти, если известен закон, по которому изменяется ско. рость υ( )t :
Из написанных формул можно получить формулы для скоро. стей и перемещений в ряде конкретных случаев. Остановимся на одном из них, на случае прямолинейного равноускоренного движения с нулевой начальной скоростью вдоль вертикальной оси. В этом случае формулы (2.3) и (2.4) могут быть переписаны в виде:
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
Скорость, которую приобретет тело, прошедшее путь S с ускоре. нием a и нулевой начальной скоростью, можно найти по формуле:
Рассмотрим систему из двух одинаковых грузов массой М каж. дый (рис. 2.1). Грузы соединены нерастяжимой, невесомой нитью, перекинутой через блок. Массой блока и трением при его враще. нии пренебрежем. К одному из грузов добавим малую массу т. Система грузов начнет движение с ускорением. Если же в некоторый момент времени t1 дополнительный груз т отделится от си. стемы, то движение грузов станет равномерным со скоростью
где S1 — путь пройденный телами за время t1 равноускоренного движения. За время t2 равномерного движения грузы переместятся на рас. стояние
Ускорение грузов выражается через пути равноускоренного S1 и равномерного S2 движения и через время равномерного движе. ния t2
Найдем ту же величину из решения динамической задачи. За. пишем второй закон Ньютона для системы двух тел массами М и М+т.
Спроектируем все векторы в этих уравнениях на вертикальное направление. Учитывая, что Т1 = Т2 = Т и а1 = а2 = а,
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
Вычитаем из первого уравнения второе и получаем: (M + M + m)a = (–M + M + m)g; (2M + m)a = mg. Таким образом, ускорение системы грузов будет равно:
Подставляя это выражение в (2.7а) получим скорость, с кото. рой заканчивается равноускоренное движение и начинается рав. номерное:
Лабораторная установка
Внешний вид лабораторной установки приведен на рис. 2.2. На вертикальной стойке закреплен блок 1, через который проходит нить с большими грузами 2а и 2б. На правый груз 2а сверху может помещаться дополнительный небольшой грузик кольцо 3. Элек. тромагнит 4 фиксирует начальное положение грузов при помощи фрикционной муфты. На вертикальной стойке находятся три по. движных кронштейна 5, 6 и 7. Верхний кронштейн 5 имеет риску, по которой устанавливается низ большого груза. Для измерения расстояний на стойке нанесена миллиметровая шкала. Средний 6 и нижний 7 кронштейны снабжены фотоэлектрическими датчи. ками 8 и 9. Когда нижний край груза 2а пересекает оптическую ось верхнего фотодатчика 8, включается секундомер. Выключает. ся он в тот момент, когда нижний край того же груза пересекает оптическую ось фотодатчика 9. Дополнительная полочка 10 на среднем кронштейне 6 снимает дополнительный грузик 3 с груза 2а в тот момент, когда последний пересекает оптическую ось дат. чика 8.
На лицевой панели установки 11 имеются клавиши “Сеть”, “Пуск” и “Сброс”. Для проведения измерений нужно включить установку кнопкой “Сеть”, установить необходимые длины S1
и S2, зафиксировать начальное положение грузов 2а, 2б и устано. вить груз 3. С нажатием кнопки “Пуск” грузы приходят в движе. ние, поочередно срабатывают фотодатчики 8 и 9, на табло высве. чивается время t2. Нажатие кнопки “Сброс” обнуляет показания секундомера и приводит установку в режим готовности к следую. щему измерению.
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
Задание 1. Стандартный опыт. Установить необходимые длины S1 и S2. Правый груз зафикси. ровать на уровне риски, нанесенной на верхнем кронштейне. Нажать кнопку “Пуск” и после остановки груза перенести в про. токол измерений время равномерного движения — t2.
Задание 2. Изучение равномерного движения. Необходимо убедиться, что вторую часть своего пути правый груз проходит с постоянной скоростью. Для этого нужно изучить зависимость пути S2 от времени t2. Если скорость груза постоянна, то эта зависимость на графике будет представлять собой прямую, проходящую через начало координат.
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
К следующим заданиям можно приступать лишь в случае, ес’ ли установлено, что движение на участке S1 является равно’ ускоренным, а на участке S2 — равномерным. Задание 4. Определение ускорения грузов. Ускорение можно найти двумя методами: статистической обра. боткой или графически. Следует воспользоваться тем методом, который укажет преподаватель.
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
3. Как описывается движение материальной точки?
4. Чем отличается перемещение от пути?
5. Что называется средней и мгновенной скоростью?
6. Какое движение материальной точки называется равномер. ным и какое — равноускоренным?
7. Как изменится формула (2.10), если при ее выводе не прене. брегать силами трения оси блока?
Скачать Яндекс диска ответы
Механика. Колебания и волны.
8. Как изменится формула (2.10), если при ее выводе не прене. брегать моментом инерции блока?
9. Каким образом можно экспериментально убедиться в том, что движение грузов на втором участке пути равномерное?
10. Каким образом можно экспериментально убедиться в том, что движение грузов на первом участке пути равноускоренное?
Теги: Гуап, физика, ответы, лабораторные, лабы, экзамен, зачет, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, методичка
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>о лабораторной работе по курсу
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>ОБЩАЯ ФИЗИКА
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>» ;text-decoration:underline» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>Машина Атвуда для изучения прямолинейного движения » xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»> «
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»> ;text-decoration:underline» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>Цель работы » xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>: определение ускорения свободного падения при иссле- довании прямолинейного равноускоренного и равномерного движения. ;text-decoration:underline» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»>2. Описание лабораторной установки.
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»> Общий вид установки (машины Атвуда) показан на рис.1. На вертикальной колонне закреплен блок 1, через который проходит нить с привязанными на ее концах большими грузами 2 и дополнительным 3. Электромагнит 4 при подведению к нему питающего напряжения удерживает систему в состоянии покоя с помощью фрикционной муфты. Верхний 5 и средний 6 кронштейн можно перемещать вдоль колонки и фиксировать в любом положении, устанавливая таким образом длину измеряемых путей. Для измерения пути на колонке имеется миллиметровая шкала.
» xml:lang=»ru-RU» lang=»ru-RU»> Дополнительный кронштейн 7 с падающего большого груза дополнительный груз, закрепленный на среднем кронштейне. Первый фотоэлектрический датчик 8 при пересечении его оптической оси нижней поверхностью падающего груза образует электрический импульс, запускающий измеритель времени движения. Нижний кронштейн оснащен вторым фотодатчиком 9. При пересечении его оптической оси нижней поверхностью падающего груза образуется электрический сигнал, останавливающий измеритель времени падения. Измерителем времени служит миллисекундомер. Нажатие клавиши “СЕТЬ” вызывает включения питающего напряжения и автоматический сброс. При нажатии кнопки “СБРОС” происходит установка нуля измерителя времени. Нажатие кнопки “ПУСК” освобождает электромагнит и генерирует импульс разрешения на измерение промежутка времени.
(3.3)
(3.8)
Абсолютную случайную погрешность ускорения sсл (a ) рассчитываем методом наименьших квадратов.
куда входят следующие величины:
=3,16 см 1/2
= 4,47 см 1/2
= 5,48 см 1/2
= 5,92 см 1/2
=6,48 см 1/2
На среднем кронштейне 4 крепится фотодатчик 8, выдающий электрический сигнал по окончании счета времени равноускоренного движения грузов. Также на вертикальной стойке 1 укреплена миллиметровая линейка 9, по которой определяют начальное и конечное положения грузов, т. е. пройденный путь.
; Mтр=
