Обработка результатов измерений
Стр 1 из 5Следующая ⇒ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Физика-2»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ По дисциплине «Физика» Работы 1, 3, 60, 78, 101, 103 МОСКВА - 2007 МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Физика-2»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ По дисциплине «Физика» Работы 1, 3, 60, 78, 101, 103
Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний для студентов специальностей ИУИТ, ИСУТЭ, ИЭФ, ИТТОП, вечернего факультета
УДК 535 Г59
Государева Н.А., Ильин С.И. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физика». Работы 1, 3, 60, 78. 101, 103 / Под ред. С.И.Ильина (работы 1, 3, 101, 103) и В.А.Селезнёва (работы 60, 68). – М.: МИИТ, 2007. – 36 с.
Методические указания содержат описания лабораторных работ по общему курсу физики, предназначенных для студентов первого и второго курсов ИУИТ, ИСУТЭ, ИЭФ, ИТТОП, вечернего факультета
© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2007 Работа 1
ИЗУЧЕНИЕ РАВНОУСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАШИНЕ АТВУДА
Цель работы. Определение ускорения грузов при равноускоренном движении.
Введение
Применяемый в данной работе прибор (машина Атвуда) представляет собой вертикальную стойку со шкалой (см. рис. 1).
В данной работе ускорение грузов при равноускоренном движении до снятия перегрузка определяется двумя способами: по формуле, полученной из уравнения кинематики (а 1), а также по формуле, полученной с использованием закона сохранения энергии (а 2). В первом случае, используя формулу пути при равноускоренном движении, согласно которой h = a 1 t 2/2, получим
a 1 = 2 h / t 2 (1)
где пройденный грузами путь h и время движения t измеряются непосредственно в эксперименте. При втором способе формулу для определения ускорения на этом участке движения h получим из рассмотрения изменения энергии системы. Обозначим массу перегрузка m, массу каждого из основных грузов М, массу блока М 0. При опускании груза с перегрузком потенциальная энергия системы уменьшается на величину mgh. При движении грузов М их суммарная потенциальная энергия не изменяется. Кинетическая энергия W К системы возрастает и к концу движения на участке h равна W К =
где u –линейная скорость грузов в конце пути h; w – угловая скорость вращения блока в этот момент времени; I – момент инерции блока; Так как в системе действуют силы трения, то механическая энергия системы не сохраняется, часть ее переходит во внутреннюю энергию. Количество энергии, перешедшей во внутреннюю, равно работе сил трения А 1. Она пропорциональна пройденному пути h и может быть записана в виде
A 1 = F 0 h,
где F 0 – коэффициент, имеющий размерность силы. Учитывая все сказанное выше, запишем
mgh =
Так как коэффициент F 0 экспериментально определить трудно, исключим его, рассмотрев движение системы после снятия перегрузка до остановки. На этом участке движения, длину которого обозначим Н, начальная кинетическая энергия равна
А 2 = F 0 H.
При этом предполагаем, что величина коэффициента F 0 на всех участках пути постоянна. Таким образом, при равнозамедленном движении на участке Н для энергии можно записать соотношение
Исключая из уравнений (2) и (3) коэффициент F 0 и учитывая связь угловой скорости движения точек поверхности блока с линейной скорость u = w R, а также выражение для момента инерции блока I =
u 2 =
Используя известное соотношение для равноускоренного движения u 2 = 2 a 2 h, получим формулу для определения ускорения на участке h: a 2 =
Порядок выполнения работы
1. Закрепить кольцевую платформу на расстоянии h от нулевой точки шкалы. 2. Положить на правый груз перегрузок – крыльчатку и установить его таким образом, чтобы крыльчатка располагалась около нуля шкалы. 3. Привести систему в движение, отпустив грузы без толчка и измерить с помощью секундомера время t движения от момента пуска до снятия перегрузка кольцевой платформой. 4. Измерить Н – путь от кольцевой платформы до полной остановки груза. Результаты измерений h, t, H записать в таблицу. 5. Повторить пункты 3 и 4 10 раз при одном и том же значении h.
Примечание. Значения М и М 0 указаны на оборотной стороне стойки машины Атвуда, а значение m выбито на перегрузке – крыльчатке.
Таблица
Обработка результатов измерений
1. Рассчитать среднее арифметическое значение t СР.
2. Рассчитать ошибку измерения D t величины t по методу Стьюдента для доверительной вероятности 0,95:
D t = a× S,
где S =
3. По формуле (1), используя значение t СР, рассчитать среднее значение ускорения а 1СР.
4. Ошибку измерения а 1 рассчитать как ошибку косвенных измерений по формуле: D а 1 = 2 а 1СР
5. По формуле (4) рассчитать значения ускорений а 2 и записать в таблицу.
6. Вычислить среднее значение а 2СР.
7. Погрешность измерений D а 2 ускорения а 2 рассчитать как среднюю абсолютную погрешность по формуле
D а 2 =
8. Записать окончательный результат в виде
а 1= а 1СР ± D а 1; а 2= а 2СР ± D а 2.
Контрольные вопросы 1. Какое движение называется равнопеременным? 2. Дать определение ускорения. 3. Написать формулы пути и скорости при равнопеременном прямолинейном движении. 4. Получить выражение для ускорения грузов из рассмотрения энергии системы. 5. Как связаны линейная и угловая скорости движения точек? 6. Как выражается момент инерции блока?
Список литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. Т. 1. М.: – Наука, 1987. 2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000. – С. 294. 3. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. Работа 3
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|