А. Подготовка прибора к работе.
Цель работы. Измерение ускорения свободного падение на машине Атвуда. Оборудование. 1. Машина Атвуда. Темы для изучения. В лабораторной работе описан прибор (машина Атвуда) служащий для иллюстрации второго закона Ньютона, даны методические указания по выполнению работы, контрольные вопросы. Лабораторная работа предназначена для студентов, выполняющих общий физический практикум по механике для физических факультетов. Краткая теория. Рассмотрим движение системы, состоящей из двух грузов массой m и Эти грузы подвешены на нерастяжимой нити, которая перекинута через блок (рис. 1).
телом результирующего ускорения. Положим, тело движется в сторону груза с перегрузком. На основании второго закона Ньютона можно записать для первого груза или
для второго груза Решение этих уравнений дает величину ускорения а и величину натяжения нити:
Если a> 0, то есть система перемещается в сторону груза с перегрузком и груз m поднимается, то сила натяжения Т больше mg. Для более точного определения ускорения системы, необходимо учитывать кассу блока ( Напишем уравнение моментов для вращательного движения блока относительно его оси. Положительным будем считать момент, действующий в направлении вращения (по часовой стрелке): где ℐ - момент инерции блока, равный По-прежнему составим уравнение поступательного движения грузов:
Система уравнений (5-7) является не замкнутой. Используем условие отсутствия скольжения нити, чтобы получить связь между угловым ускорением вращательного движения блока и линейным ускорением центров масс грузов: Решение приведенной выше системы уравнений дает ускорение:
(9) и значение сил натяжения нитей Сила трения еще уменьшает величину ускорения. Как видно из приведенных выше формул, система будет двигаться с ускорением, меньшим, чем ускорение свободного падения g. Увеличивая перегрузок
Описание прибора. Машина Атвуда состоит из прикрепленной к основанию металлической трубки - штанги A, на которой нанесена миллиметровая шкала. На верхнем конце трубки имеется алюминиевый блок B, вращающийся с малым трением. Через блок перекинута тонкая нить с грузами
штанги и фиксировать в любом положении, устанавливая, таким образом, длину пути, равномерно ускоренного и равномерного движений. Все кронштейны имеют указатели положения, а верхний кронштейн - дополнительную черту, облегчающую точное согласование нижней грани верхнего (основного) грузика В тот момент, когда кольцевая платформа сникает с большого груза Оптическая ось фотоэлектрического датчика (черта на его корпусе) находится на уровне указателя среднего кронштейна. Нижний кронштейн оснащен двумя платформами с резиновыми амортизаторами, в которые ударяются завершающие свое движение грузики, а также фотоэлектрическим датчиком с оптической осью на уровне указателя положения кронштейна. Фотоэлектрический датчик вырабатывает импульс напряжения, сигнализирующий о конце равномерного движения. Система грузов может удерживаться в состоянии покоя с помощью специальной фракционной муфты, перемещающейся с помощью электромагнита.
Для измерения времени t равномерного движения и управления фрикционной муфтой прибор имеет электронный блок К, в состав которого входит миллисекундомер и система управления электромагнитом. Включение электронного блока осуществляется нажатием клавиши "сеть". При нажатии на клавишу "сброс" происходит "обнуление" табло миллисекундомера. В исходном состоянии система заторможена посредством фрикционной муфты. Груз Импульс от нижнего фотоэлектрического датчика останавливает работу миллисекундомера; результат высвечивается на табло. При этом снова замыкается цепь питания электромагнита, и система затормаживается
фрикционной муфтой. Пусть грузы (10) Скорость в конце пути будет
Тогда, если тела
то из уравнений (3), (10)-(12) можноподучить следующее соотношение: где Массы съемных грузиков Д указаны непосредственно на установке: 6,2 г; 8,5 г; 10,5 г. Полученное соотношение (13) проверяется экспериментально.
Выполнение работы. А. Подготовка прибора к работе. 1. При помощи регулируемых ножек основания привести штангу прибора к вертикальному положению.
2. Подключить фотоэлектрические датчики к гнездам миллисекундомера и заземлитель прибора. 3. Подключить сетевой кабель измерителя к сети питания. 4. Нажать клавишу "сеть" проверяя, все ли индикаторы измерителя высвечивают нуль, и светят ли лампочки обоих фотоэлектрических датчиков. 5. Переместить правый грузик в верхнее положение, положить на него дополнительный грузик, и проверить, находится ли система в состоянии покоя. 6. Нажать клавиш "пуск" и проверить, возникло ли движение системы, измерил ли секундомер время прохождения пути правым грузом и была ли система после этого пути заторможена. 7. Нажать клавишу "сброс" и проверить, возникло ли обнуление показаний миллисекундомера. Б. Практическая часть. Измерение ускорения свободного падения выполняют двумя способами: 1-ый способ: постоянное ускорение a (фиксированное значение массы 1. На правый большой грузик С
положить один из дополнительных грузиков Д. Нижняя грань правого грузика должна совпадать с чертой, нанесенной на верхнем кронштейне. 2. Измерить при помощи шкалы на штанге, заданные пути равноускоренного ( 3. Нажать клавишу "пуск" и прочитать измеренное значение времени движения большого грузика на пути 4. Измерение времени где n - количество выполненных измерений, 5. При помощи формулы (13) определить значение ускорения свободного падения. 2-ой способ: различные значения ускорения a ификсированные величины путей На основной груз С кладут разные по массе грузики Д (или несколько груздков Д). Изменяя общую кассу съемных грузиков Д на большом грузе С, получает различные значения ускорения a при прохождении грузами Рекомендуется провести проверку соотношения (13) для трех различных величин ускорения a.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|