Laboratóriumi munkamozgás a fizika körében. Laboratóriumi munka. Egy test körben történő mozgásának tanulmányozása rugalmas erő és gravitáció hatására. Átfutási idő, s

Egy test körben történő mozgásának tanulmányozása rugalmas és gravitációs erők hatására.

A munka célja: a labda centripetális gyorsulásának meghatározása, amikor az egyenletes mozgás kerülete körül.

Felszerelés: tengelykapcsolós és lábos állvány, mérőszalag, iránytű, laboratóriumi próbapad, mérlegek súlyokkal, golyó a cérnán, lyukas parafadarab, papírlap, vonalzó.

1. A megrajzolt R= 20 cm sugarú kör mentén forgásba hozzuk a terhelést, 1 cm-es pontossággal mérjük a sugarat Mérjük meg a t időt, amely alatt a test N=30 fordulatot tesz.

2. Határozza meg a kúpos inga h függőleges magasságát a labda középpontjától a felfüggesztési pontig. h=60,0 ± 1 cm.

3. A golyót vízszintesen elhelyezett próbapadon a kör sugarával megegyező távolságra húzzuk, és megmérjük az F1 F1 = 0,12 N komponens modulusát, a golyó tömege m = 30 g + - 1 g.

4. A mérési eredmények bekerülnek a táblázatba.

5. Számítsa ki a-t a táblázatban megadott képletek alapján!

6. A számítás eredménye bekerül a táblázatba.

Következtetés: összehasonlítva a centripetális gyorsulási modul kapott három értékét, megbizonyosodunk arról, hogy ezek megközelítőleg azonosak. Ez megerősíti méréseink helyességét.

Rugalmasság és gravitáció

Célkitűzés

A golyó centripetális gyorsulásának meghatározása egyenletes körben történő mozgása során

A munka elméleti része

A kísérleteket kúpos ingával végezzük: egy fonalra felfüggesztett kis golyó körben mozog. Ebben az esetben a menet egy kúpot ír le (1. ábra). Két erő hat a labdára: a gravitációs erő és a szál rugalmassági ereje. Alkotnak centripetális gyorsulás a sugár mentén a kör közepe felé irányítva. A gyorsulási modulus kinematikailag meghatározható. Ez egyenlő:

A gyorsulás (a) meghatározásához meg kell mérni a kör sugarát (R) és a labda kör körüli forgási periódusát (T).

A centripetális gyorsulás ugyanígy meghatározható a dinamika törvényei alapján.

Newton második törvénye szerint Írjuk fel adott egyenlet a kiválasztott tengelyekre vetítve (2. ábra):

Ó: ;

Oy: ;

Az Ox tengelyre vetített egyenletből kifejezzük az eredőt:

Az Oy tengelyre vetített egyenletből kifejezzük a rugalmas erőt:

Ekkor az eredményt kifejezhetjük:

és itt a gyorsulás: , ahol g \u003d 9,8 m/s 2

Ezért a gyorsulás meghatározásához meg kell mérni a kör sugarát és a menet hosszát.

Felszerelés

Állvány kuplunggal és karommal, mérőszalag, golyó a cérnán, papírlap rajzolt körrel, óra másodpercmutatóval

Előrehalad

1. Akassza le az ingát az állvány lábáról.

2. Mérje meg a kör sugarát 1 mm-es pontossággal! (R)

3. Helyezze el az állványt az ingával úgy, hogy a zsinór meghosszabbítása átmenjen a kör közepén.

4. Fogja meg a cérnát az ujjaival a felfüggesztési pontnál, forgassa el az ingát úgy, hogy a golyó a papírra rajzolt körrel egyenlő kört írjon le.

6. Határozza meg a kúpos inga magasságát (h). Ehhez mérje meg a függőleges távolságot a felfüggesztési ponttól a labda közepéig.

7. Keresse meg a gyorsító modult a képletekkel:

8. Számítsa ki a hibákat!

táblázat Mérések és számítások eredményei

Számítástechnika

1. Forgási időszak: ; T=

2. Centripetális gyorsulás:

; a 1 =

; a 2 =

A centripetális gyorsulás átlagos értéke:

; a cp =

3. Abszolút hiba:

∆a 1 =

∆a 2 =

4. Az abszolút hiba átlagos értéke: ; Δа ср =

5. Relatív hiba: ;

Következtetés

Rögzítse a válaszokat kérdéseket egész mondatokban

1. Fogalmazza meg a centripetális gyorsulás definícióját! Írd le, és a körben történő mozgás gyorsulás kiszámításának képletét!

2. Fogalmazzuk meg Newton második törvényét. Írja le képletét és megfogalmazását!

3. Írja le a definíciót és a számítási képletet!

gravitáció.

4. Írja fel a rugalmas erő kiszámításának definícióját és képletét!

5. LAB

A test mozgása a horizonthoz képest szögben

Cél

Tanulja meg meghatározni a repülés magasságát és hatótávját, amikor a test a horizonthoz képest szöget bezárt kezdeti sebességgel mozog.

Felszerelés

Modell „A horizonthoz képest szögben elvetett test mozgása” táblázatokban

Elméleti rész

A horizonttal szögben bezárt testek mozgása összetett mozgás.

A horizonthoz képest szögben bezárt mozgás két komponensre osztható: egyenletes mozgásra a vízszintes mentén (x tengely mentén) és egyidejűleg egyenletesen gyorsított, szabadesési gyorsulással, függőlegesen (y tengely mentén). Így mozog a síelő, ha ugródeszkáról ugrik, vízsugár tömlőből, tüzérségi lövedékek, lövedékek

Mozgásegyenletek s w:space="720"/>"> és

az x és y tengelyekre vetítésekbe írjuk:

X-tengelyhez: S=

A repülési magasság meghatározásához emlékezni kell arra, hogy az emelkedés legfelső pontján a test sebessége 0. Ezután az emelkedési idő meghatározásra kerül:

Eséskor ugyanaz az idő telik el. Ezért az utazási időt a következőképpen határozzuk meg

Ezután az emelési magasságot a következő képlet határozza meg:

És a repülési távolság:

A legnagyobb repülési hatótávolság akkor figyelhető meg, ha a horizonthoz képest 45 0 -os szöget zár be.

Előrehalad

1. Írjon a címre munkafüzet elméleti rész dolgozzon és rajzoljon grafikont.

2. Nyissa meg a "Mozgás a horizonthoz képest szögben.xls" fájlt.

3. A B2 cellába írja be a kezdeti sebesség értékét, 15 m/s, a B4 cellába pedig a 15 fokos szöget(csak számok kerülnek a cellákba, mértékegységek nélkül).

4. Tekintsük az eredményt a grafikonon. Módosítsa a sebesség értékét 25 m/s-ra. Grafikonok összehasonlítása. Mi változott?

5. Módosítsa a sebességet 25 m/s-ra és a szöget -35 fokra; 18 m/s, 55 fok. Fontolja meg a diagramokat.

6. Végezzen képletszámításokat a sebességekre és a szögekre(opciók szerint):

8. Ellenőrizze az eredményeket, nézze meg a grafikonokat. Rajzoljon méretarányos grafikonokat egy külön A4-es lapra

Táblázat Egyes szögek szinuszainak és koszinuszainak értékei

	30 0	45 0	60 0
Sinus	0,5	0,71	0,87
koszinusz (cos)	0,87	0,71	0,5

Következtetés

Írd le a válaszokat a kérdésekre egészítsd ki a mondatokat

1. Milyen mennyiségektől függ a horizonttal szögben elhajított test repülési távolsága?

2. Mondjon példákat testek mozgására a horizonthoz képest szögben!

3. Mekkora szögben van a horizonttal bezárt test legnagyobb repülési tartománya a horizonttal?

6. LAB

.

énElőkészületi szakasz

Az ábra sematikusan mutatja a hintát, az úgynevezett "óriáslépcsőket". Határozza meg a póznán lengő ember centripetális erejét, sugarát, gyorsulását és sebességét. A kötél hossza 5 m, egy személy tömege 70 kg. A rúd és a kötél 300 -os szöget zár be a keringés során Határozza meg az időtartamot, ha a lengés forgási frekvenciája 15 perc-1!

Tipp: A körben forgó testre hatással van a gravitáció és a kötél rugalmas ereje. Eredményük centripetális gyorsulást kölcsönöz a testnek.

Írja be a számítások eredményét a táblázatba:

Átfutási idő, s

Sebesség

Keringési időszak, s

Keringési sugár, m

Testtömeg, kg

centripetális erő, N

keringési sebesség, m/s

centripetális gyorsulás, m/s2

II. Nagyszínpad

Célkitűzés:

Eszközök és anyagok:

1. A kísérlet előtt egy korábban mérlegen lemért terhet egy menetre függesztenek fel az állvány lábára.

2. A függő teher alá helyezzünk egy papírlapot, amelyre 15-20 cm sugarú kört húzunk A kör közepét helyezzük az inga felfüggesztési pontján átmenő függővonalra.

3. A felfüggesztés helyén két ujjal felvesszük a fonalat, és az ingát óvatosan forgó mozgásba hozzuk úgy, hogy az inga forgási sugara egybeessen a megrajzolt kör sugarával.

4. Állítsa forgásba az ingát, és számolja meg a fordulatok számát, mérje meg azt az időt, amely alatt ezek a fordulatok előfordultak.

5. A mérések és számítások eredményeit rögzítse a táblázatban!

6. A kísérlet során megállapított eredő nehézségi erőt és rugalmassági erőt a terhelés körmozgásának paramétereiből számítjuk ki.

Az arányból viszont meghatározható a centripetális erő

Itt a tömeg és a sugár már korábbi mérésekből ismert, a centrifugális erő másodlagos meghatározásához pedig a forgó golyó feletti felfüggesztési pont magasságát kell megmérni. Ehhez húzza meg a labdát a forgási sugárral megegyező távolságra, és mérje meg a golyó és a felfüggesztési pont közötti függőleges távolságot.

7. Hasonlítsa össze a kapott eredményeket két különböző módon, és vonjon le következtetést!

IIIellenőrzési szakasz

Otthoni mérleg hiányában a munkavégzés és a felszerelés célja megváltoztatható.

Célkitűzés: lineáris sebesség és centripetális gyorsulás mérése egyenletes körmozgásban

Eszközök és anyagok:

1. Vegyünk egy 20-30 cm hosszú duplaszálú tűt, a tű hegyét szúrjuk egy radírba, egy kis hagymába vagy egy gyurmagolyóba. Kapsz egy ingát.

2. Emelje fel az ingát a cérna szabad végével az asztalon fekvő papírlap fölé, és állítsa egyenletes forgásba a papírlapon látható kör körül. Mérjük meg annak a körnek a sugarát, amely mentén az inga mozog.

3. Érje el a labda stabil forgását egy adott pályán, és használja az órát egy másodpercmutatóval az inga 30 fordulatának idejére. Ismert képletekkel számítsa ki a lineáris sebesség és a centripetális gyorsulás moduljait.

4. Készítsen táblázatot az eredmények rögzítéséhez, és töltse ki!

Referenciák:

1. Frontális laboratóriumi órák fizikából a középiskolában. Kézikönyv tanároknak szerkesztve. Szerk. 2. - M., "Felvilágosodás", 1974

2. Shilov iskolai és otthoni munkája: mechanika.-M .: "Felvilágosodás", 2007

"Egy test körben történő mozgásának tanulmányozása két erő hatására"

Célkitűzés: a golyó centripetális gyorsulásának meghatározása egyenletes körben történő mozgása során.

Felszerelés: 1. állvány kuplunggal és lábbal;

2. mérőszalag;

3. iránytű;

4. laboratóriumi próbapad;

5. mérlegek súlyokkal;

6. golyó a cérnán;

7. lyukas parafadarab;

8. papírlap;

9. uralkodó.

Munkarend:

1. Határozza meg a golyó tömegét a mérlegen 1 g-os pontossággal!

2. Átfűzzük a cérnát a lyukon, és beszorítjuk a dugót az állvány lábába (1. ábra)

3. Egy papírlapra kört rajzolunk, melynek sugara kb. 20 cm A sugarat 1 cm-es pontossággal mérjük.

4. Az állványt az ingával úgy helyezzük el, hogy a zsinór meghosszabbítása átmenjen a kör közepén.

5. Az ujjaival a cérnát a felfüggesztési pontnál fogva forgassa el az ingát úgy, hogy a golyó a papírra rajzolt körrel egyenlő kört írjon le.

6. Számoljuk azt az időt, amely alatt az inga például N=50 fordulatot tesz. Kiszámoljuk a keringési időszakot T=

7. Határozza meg a kúpos inga magasságát, ehhez mérje meg a labda középpontja és a felfüggesztési pont közötti függőleges távolságot.

8. Keresse meg a normál gyorsulás modulusát a képletekkel:

a n 1 = a n 2 =

a n 1 = a n 2 =

9. Vízszintesen elhelyezett próbapadon húzzuk a labdát a kör sugarával megegyező távolságra, és megmérjük az F komponens modulusát.

Ezután a képlet segítségével kiszámítjuk a gyorsulást a n 3 = a n 3 =

10. A mérések eredményeit a táblázat tartalmazza.

tapasztalati szám	R m	N	∆t c	T c	h m	m kg	F N	a n1 m/s 2	a n 2 m/s 2	a n 3 m/s 2

Számítsa ki a relatív számítási hibát a n 1, és írja le a választ: a n 1 = a n 1av ± ∆ a n 1av a n 1 =

Következtetést levonni:

Ellenőrző kérdések:

1. Milyen típusú mozgás a golyó mozgása a cérnán laboratóriumi munkában? Miért?

2. Készítsen rajzot a füzetébe, és adja meg az erők helyes megnevezését! Nevezze meg ezen erők alkalmazási pontjait!

3. Milyen mechanikai törvények teljesülnek, amikor a test mozog ebben a munkában? Rajzolja le grafikusan az erőket, és írja le helyesen a törvényeket!

4. Miért egyenlő a kísérletben mért F rugalmassági erő a testre ható erőkkel? Nevezze meg a törvényt.

Téma: A test körben való mozgásának tanulmányozása.

Célkitűzés: a golyó centripetális gyorsulásának meghatározása egyenletes körben történő mozgása során.

Felszerelés:

• állvány tengelykapcsolóval és lábbal;
• mérőszalag;
• iránytű;
• laboratóriumi dinamométer;
• mérlegek súlyokkal;
• labda egy szálon;
• egy darab parafa lyukkal;
• papír;
• vonalzó.

Elméleti rész

A kísérleteket kúpos ingával végezzük. Egy kis golyó egy sugarú körben mozog R. Ugyanakkor a szál AB, amelyhez a golyó rögzítve van, egy jobb oldali körkúp felületét írja le. Két erő hat a labdára: a gravitációs erő mgés a cérnafeszességet F(lásd a képet a). A sugár mentén a kör közepe felé irányított centripetális a n gyorsulást hoznak létre. A gyorsulási modulus kinematikailag meghatározható. Ez egyenlő:

a n = ω 2 R = 4π 2 R/T 2

A gyorsulás meghatározásához meg kell mérni a kör sugarát Rés a labda kerülete körüli forgásának periódusa T. A centripetális (normál) gyorsulás a dinamika törvényei alapján is meghatározható. Newton második törvénye szerint ma = mg + F. Bontsuk az erőt F alkatrészekbe F1és F2, a sugár mentén a kör közepéig és függőlegesen felfelé irányítva. Ekkor Newton második törvénye a következőképpen írható fel:

ma = mg + F 1 + F 2.

Irány koordináta tengelyek válasszon a képen látható módon b. Az O 1 Y tengelyre történő vetítésben a labda mozgásegyenlete a következőképpen alakul: 0 \u003d F 2 - mg. Innen F 2 \u003d mg. Összetevő F2 egyensúlyba hozza a gravitációs erőt mg a labdára hatva. Newton második törvényét a tengelyre vetítve írjuk Körülbelül 1 X: ma n = F 1. Innen és n \u003d F 1 /m. Komponens modul F1 többféleképpen definiálható. Először is, ez megtehető a háromszögek hasonlóságával OABés FBF 1:

F 1 /R \u003d mg / h

Innen F 1 \u003d mgR / hés a n = gR/h.

Másodszor, az összetevő modulusa F1 dinamométerrel közvetlenül mérhető. Ehhez vízszintesen elhelyezett dinamométerrel a sugárral megegyező távolságra húzzuk a labdát R körök (ábra. v), és határozza meg a próbapad leolvasását. Ebben az esetben a rugó rugalmas ereje egyensúlyba hozza az alkatrészt F1. Hasonlítsuk össze mindhárom kifejezést a n:

a n = 4π 2 R/T 2, a n = gR/h, a n = F 1 /m

és győződjön meg arról, hogy a három módon kapott centripetális gyorsulás számértékei közel vannak egymáshoz.

Ebben a munkában az időt a legnagyobb körültekintéssel kell mérni. Ehhez hasznos számolni több N fordulatot az inga, ezáltal csökkentve a relatív hibát.

Nem kell olyan pontossággal lemérni a labdát, amit egy laboratóriumi mérleg tud adni. Elegendő 1 g-os pontossággal mérni.A kúp magasságát és a kör sugarát 1 cm-es pontossággal megmérni.Ilyen mérési pontosság mellett a relatív hibák az értékek azonos sorrendűek lesznek.

A munka sorrendje.

1. Határozza meg a golyó tömegét a mérlegen 1 g-os pontossággal!

2. Fűzzük át a cérnát a parafán lévő lyukon, és rögzítsük a dugót az állvány lábában (lásd az ábrát). v).

3. Egy papírlapra kört rajzolunk, melynek sugara kb. 20 cm A sugarat 1 cm-es pontossággal mérjük.

4. Helyezze el az állványt az ingával úgy, hogy a szál folytatása átmenjen a kör közepén.

5. Az ujjaival a cérnát a felfüggesztési pontnál fogva forgassa el az ingát úgy, hogy a golyó ugyanazt a kört írja le, mint a papírra rajzolt.

6. Számoljuk azt az időt, amely alatt az inga adott számú fordulatot tesz (például N = 50).

7. Határozza meg a kúpos inga magasságát! Ehhez megmérjük a függőleges távolságot a labda közepétől a felfüggesztési pontig (megfontoljuk h ~ l).

8. Keressük meg a centripetális gyorsulás modulját a következő képletekkel:

a n = 4π 2 R/T 2és a n = gR/h

9. Vízszintesen elhelyezett próbapadon húzzuk a labdát a kör sugarával megegyező távolságra, és megmérjük az alkatrész modulusát. F1. Ezután kiszámítjuk a gyorsulást a képlet segítségével és n \u003d F 1 /m.

10. A mérések eredményeit a táblázat tartalmazza.

tapasztalati szám	R	N	Δt	T = ∆t/N	h	m	a n = 4π 2 R/T 2	a n = gR/h	a n \u003d F 1 /m
1

Összehasonlítva a centripetális gyorsulási modul kapott három értékét, meggyőződünk arról, hogy ezek megközelítőleg megegyeznek.