งานห้องปฏิบัติการศึกษาร่างกายเป็นวงกลม งานห้องปฏิบัติการ ศึกษาการเคลื่อนที่ของร่างกายเป็นวงกลมภายใต้อิทธิพลของความยืดหยุ่นและแรงโน้มถ่วง การเคลื่อนไหวของร่างกายทำมุมกับแนวนอน

ความยืดหยุ่นและความหนักเบา

วัตถุประสงค์ของการทำงาน

การหาค่าความเร่งสู่ศูนย์กลางของลูกบอลเมื่อนั้น การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอเป็นเส้นรอบวง

ส่วนทางทฤษฎีงาน

การทดลองดำเนินการโดยใช้ลูกตุ้มทรงกรวย: ลูกบอลขนาดเล็กที่แขวนอยู่บนเส้นด้ายจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม ในกรณีนี้ เธรดจะอธิบายกรวย (รูปที่ 1) มีแรงสองแรงที่กระทำต่อลูกบอล: แรงโน้มถ่วงและแรงยืดหยุ่นของเส้นด้าย พวกเขาสร้าง ความเร่งสู่ศูนย์กลางมุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของวงกลมตามแนวรัศมี โมดูลัสความเร่งสามารถกำหนดได้ทางจลนศาสตร์ มันเท่ากับ:

ในการกำหนดความเร่ง (a) คุณต้องวัดรัศมีของวงกลม (R) และคาบของการหมุนของลูกบอลตามวงกลม (T)

ความเร่งสู่ศูนย์กลางสามารถกำหนดได้ในลักษณะเดียวกันโดยใช้กฎแห่งพลศาสตร์

ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน จะได้ว่า มาเขียนมันลงไปกันดีกว่า สมการที่กำหนดในการฉายภาพบนแกนที่เลือก (รูปที่ 2):

โอ้: ;

อ๋อ: ;

จากสมการในการฉายภาพบนแกน Ox เราแสดงผลลัพธ์:

จากสมการในการฉายภาพบนแกน Oy เราแสดงแรงยืดหยุ่นได้:

จากนั้นสามารถแสดงผลลัพธ์ได้:

และด้วยเหตุนี้ความเร่ง: โดยที่ g=9.8 m/s 2

ดังนั้นในการกำหนดความเร่งจึงจำเป็นต้องวัดรัศมีของวงกลมและความยาวของเกลียว

อุปกรณ์

ขาตั้งกล้องที่มีข้อต่อและเท้า, เทปวัด, ลูกบอลบนเชือก, แผ่นกระดาษที่มีวงกลมที่วาดไว้, นาฬิกาที่มีเข็มวินาที

ความก้าวหน้าของงาน

1. แขวนลูกตุ้มไว้ที่ขาขาตั้งกล้อง

2. วัดรัศมีของวงกลมด้วยความแม่นยำ 1 มม. (ร)

3. วางขาตั้งกล้องไว้ด้วยลูกตุ้มเพื่อให้ส่วนต่อขยายของสายไฟลอดผ่านจุดศูนย์กลางของวงกลม

4. ใช้นิ้วของคุณใช้ด้ายที่จุดแขวนแล้วหมุนลูกตุ้มเพื่อให้ลูกบอลอธิบายวงกลมเท่ากับวงกลมที่วาดบนกระดาษ

6. กำหนดความสูงของลูกตุ้มทรงกรวย (h) เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้วัดระยะห่างในแนวตั้งจากจุดกันกระเทือนถึงจุดศูนย์กลางของลูกบอล

7. ค้นหาโมดูลัสความเร่งโดยใช้สูตร:

8. คำนวณข้อผิดพลาด

ตารางผลลัพธ์การวัดและการคำนวณ

การคำนวณ

1. ระยะเวลาหมุนเวียน: - ที=

2. ความเร่งสู่ศูนย์กลาง:

- ก 1 =

- ก 2 =

ค่าเฉลี่ยของการเร่งความเร็วสู่ศูนย์กลาง:

- CF=

3. ข้อผิดพลาดที่แน่นอน:

∆ก 1 =

∆ก 2 =

4. ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์โดยเฉลี่ย: - ∆a av =

5. ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์: ;

บทสรุป

บันทึกคำตอบ ถึงคำถาม ในประโยคที่สมบูรณ์

1. กำหนดนิยามของความเร่งสู่ศูนย์กลาง เขียนไว้พร้อมสูตรคำนวณความเร่งเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลม

2. กำหนดกฎข้อที่สองของนิวตัน เขียนสูตรและถ้อยคำของมัน

3. เขียนคำจำกัดความและสูตรการคำนวณ

แรงโน้มถ่วง.

4. เขียนคำจำกัดความและสูตรการคำนวณแรงยืดหยุ่น

งานแล็บ 5

การเคลื่อนไหวของร่างกายทำมุมกับแนวนอน

เป้า

เรียนรู้ที่จะกำหนดความสูงและระยะการบินเมื่อเคลื่อนย้ายร่างกายด้วยความเร็วเริ่มต้นที่มุ่งทำมุมกับขอบฟ้า

อุปกรณ์

แบบจำลอง "การเคลื่อนไหวของวัตถุที่ถูกโยนในมุมหนึ่งไปยังแนวนอน" ในสเปรดชีต

ส่วนทางทฤษฎี

การเคลื่อนไหวของวัตถุในมุมหนึ่งถึงขอบฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน

การเคลื่อนไหวที่ทำมุมถึงขอบฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ: การเคลื่อนที่สม่ำเสมอในแนวนอน (ตามแนวแกน x) และในเวลาเดียวกันมีความเร่งสม่ำเสมอด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วงในแนวตั้ง (ตามแนวแกน y) นี่คือวิธีที่นักเล่นสกีเคลื่อนไหวเมื่อกระโดดจากกระดานกระโดดน้ำ, กระแสน้ำจากปืนฉีดน้ำ, กระสุนปืนใหญ่, กระสุนขว้าง

สมการการเคลื่อนที่ s w:space="720"/>"> และ

ลองเขียนเป็นเส้นโครงบนแกน x และ y:

ถึงแกน X: ส=

ในการกำหนดระดับความสูงของเที่ยวบิน จำเป็นต้องจำไว้ว่าที่จุดสูงสุดของการขึ้น ความเร็วของร่างกายคือ 0 จากนั้นจะกำหนดเวลาขึ้น:

เมื่อล้มก็ใช้เวลาเท่ากัน ดังนั้นระยะเวลาการเคลื่อนไหวจึงถูกกำหนดเป็น

จากนั้นความสูงของการยกจะถูกกำหนดโดยสูตร:

และระยะการบิน:

ระยะการบินที่ยิ่งใหญ่ที่สุดนั้นสังเกตได้เมื่อเคลื่อนที่ในมุม 45 0 ถึงขอบฟ้า

ความก้าวหน้าของงาน

1. เขียนถึง สมุดงานส่วนทางทฤษฎีของงานและวาดกราฟ

2. เปิดไฟล์ “การเคลื่อนไหวที่มุมถึงแนวนอน.xls”

3. ในเซลล์ B2 ให้ป้อนค่าของความเร็วเริ่มต้น 15 m/s และในเซลล์ B4 - มุม 15 องศา(ป้อนเฉพาะตัวเลขในเซลล์ โดยไม่มีหน่วยวัด)

4. พิจารณาผลลัพธ์บนกราฟ เปลี่ยนค่าความเร็วเป็น 25 m/s เปรียบเทียบกราฟ- มีอะไรเปลี่ยนแปลงบ้าง?

5. เปลี่ยนค่าความเร็วเป็น 25 m/s และมุมเป็น –35 องศา 18 ม./วินาที 55 องศา ตรวจสอบกราฟ

6. ทำการคำนวณตามสูตรสำหรับค่าความเร็วและมุม(ตามตัวเลือก):

8. ตรวจสอบผลลัพธ์ของคุณดูกราฟ วาดกราฟเพื่อปรับขนาดบนแผ่น A4 แยกต่างหาก

ตารางค่าไซน์และโคไซน์ของบางมุม

	30 0	45 0	60 0
ไซน์ (ซิน)	0,5	0,71	0,87
โคไซน์ (คอส)	0,87	0,71	0,5

บทสรุป

เขียนคำตอบสำหรับคำถาม ในประโยคที่สมบูรณ์

1. ระยะการบินของร่างกายที่ถูกโยนในมุมหนึ่งไปยังขอบฟ้าขึ้นอยู่กับค่าใด?

2.ยกตัวอย่างการเคลื่อนไหวของวัตถุในมุมหนึ่งถึงแนวนอน

3. มุมใดถึงขอบฟ้าคือระยะการบินสูงสุดของวัตถุที่สังเกตได้ในมุมหนึ่งถึงขอบฟ้า?

ห้องทดลอง 6

3. คำนวณและป้อนค่าเฉลี่ยของช่วงเวลาลงในตาราง<ที> ซึ่งลูกบอลทำ เอ็น= 10 รอบ

4. คำนวณและป้อนค่าเฉลี่ยของระยะเวลาการหมุนลงในตาราง<ต> บอล

5. ใช้สูตร (4) กำหนดและป้อนค่าเฉลี่ยของโมดูลัสความเร่งลงในตาราง

6. ใช้สูตร (1) และ (2) กำหนดและป้อนค่าเฉลี่ยของโมดูลความเร็วเชิงมุมและเชิงเส้นลงในตาราง

ประสบการณ์	เอ็น	ที	ต	ก	ω	โวลต์
1	10	12.13	—	—	—	—
2	10	12.2	—	—	—	—
3	10	11.8	—	—	—	—
4	10	11.41	—	—	—	—
5	10	11.72	—	—	—	—
พ.	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. คำนวณค่าสูงสุดของข้อผิดพลาดแบบสุ่มสัมบูรณ์ในการวัดช่วงเวลา ที.

8. กำหนดข้อผิดพลาดที่เป็นระบบสัมบูรณ์ของช่วงเวลา ที .

9. คำนวณ ข้อผิดพลาดแน่นอนการวัดช่วงเวลาโดยตรง ที .

10. คำนวณข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลา

11. เขียนผลลัพธ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลาหนึ่งในรูปแบบช่วงเวลา

ตอบคำถามเพื่อความปลอดภัย

1. ความเร็วเชิงเส้นของลูกบอลจะเปลี่ยนไปตามการเคลื่อนที่แบบหมุนสม่ำเสมอสัมพันธ์กับศูนย์กลางของวงกลมอย่างไร

ความเร็วเชิงเส้นมีลักษณะเป็นทิศทางและขนาด (โมดูลัส) โมดูลัสเป็นปริมาณคงที่ แต่ทิศทางระหว่างการเคลื่อนไหวดังกล่าวสามารถเปลี่ยนแปลงได้

2. วิธีพิสูจน์อัตราส่วน โวลต์ = ωร?

เนื่องจาก v = 1/T ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ไซคลิกกับคาบคือ 2π = VT โดยที่ V = 2πR ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วเชิงเส้นและความเร็วเชิงมุมคือ 2πR = VT ดังนั้น V = 2πr/T (R คือรัศมีของเส้นรอบวง r คือรัศมีของเส้นรอบวง)

3. ระยะเวลาการหมุนขึ้นอยู่กับอะไร? ตบอลออกจากโมดูลความเร็วเชิงเส้นของมันหรือไม่?

ยิ่งตัวแสดงความเร็วยิ่งสูง ตัวแสดงระยะเวลาก็จะยิ่งต่ำลง

ข้อสรุป: เรียนรู้ที่จะกำหนดระยะเวลาของการหมุน, โมดูล, ความเร่งสู่ศูนย์กลาง, ความเร็วเชิงมุมและเชิงเส้นระหว่างการหมุนสม่ำเสมอของร่างกายและคำนวณข้อผิดพลาดสัมบูรณ์และสัมพัทธ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ภารกิจสุดยอด

กำหนดความเร่ง จุดวัสดุในระหว่างการหมุนสม่ำเสมอ หากเกิน Δ ที= 1 วินาที เธอครอบคลุม 1/6 ของเส้นรอบวง โดยมีโมดูลัสของความเร็วเชิงเส้น โวลต์= 10 เมตร/วินาที

เส้นรอบวง:

S = 10 ⋅ 1 = 10 ม
ล. = 10⋅ 6 = 60 ม

รัศมีวงกลม:

r = ลิตร/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 ม

การเร่งความเร็ว:

ก = โวลต์ 2/ร
ก = 100 2/10 = 10 ม./วินาที2

งานห้องปฏิบัติการอันดับ 4 ฟิสิกส์ ป.9 (เฉลย) - ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุในวงกลม

3. คำนวณและป้อนค่าเฉลี่ยของช่วงเวลาลงในตาราง ในระหว่างที่ลูกบอลหมุน N = 10 รอบ

4. คำนวณและป้อนค่าเฉลี่ยของระยะเวลาการหมุนลงในตาราง ลูกบอล.

5. ใช้สูตร (4) กำหนดและป้อนค่าเฉลี่ยของโมดูลัสความเร่งลงในตาราง

6. ใช้สูตร (1) และ (2) กำหนดและป้อนค่าเฉลี่ยของโมดูลความเร็วเชิงมุมและเชิงเส้นลงในตาราง

ประสบการณ์	เอ็น	ที	ต	ก	ω	โวลต์
1	10	12.13	-	-	-	-
2	10	12.2	-	-	-	-
3	10	11.8	-	-	-	-
4	10	11.41	-	-	-	-
5	10	11.72	-	-	-	-
พ.	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. คำนวณค่าสูงสุดของข้อผิดพลาดสุ่มสัมบูรณ์ในการวัดช่วงเวลา t

8. กำหนดข้อผิดพลาดที่เป็นระบบสัมบูรณ์ของช่วงเวลา t

9. คำนวณค่าความผิดพลาดสัมบูรณ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลา t

10. คำนวณข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลา

11. เขียนผลลัพธ์ของการวัดโดยตรงของช่วงเวลาหนึ่งในรูปแบบช่วงเวลา

ตอบคำถามเพื่อความปลอดภัย

1. ความเร็วเชิงเส้นของลูกบอลจะเปลี่ยนไปตามการเคลื่อนที่แบบหมุนสม่ำเสมอสัมพันธ์กับศูนย์กลางของวงกลมอย่างไร

ความเร็วเชิงเส้นมีลักษณะเป็นทิศทางและขนาด (โมดูลัส) โมดูลัสเป็นปริมาณคงที่ แต่ทิศทางระหว่างการเคลื่อนไหวดังกล่าวสามารถเปลี่ยนแปลงได้

2. จะพิสูจน์ความสัมพันธ์ v = ωR ได้อย่างไร?

เนื่องจาก v = 1/T ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ไซคลิกกับคาบคือ 2π = VT โดยที่ V = 2πR ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วเชิงเส้นและความเร็วเชิงมุมคือ 2πR = VT ดังนั้น V = 2πr/T (R - รัศมีของที่อธิบาย r - รัศมีของสิ่งที่จารึกไว้)

3. คาบการหมุน T ของลูกบอลขึ้นอยู่กับขนาดของความเร็วเชิงเส้นอย่างไร

ยิ่งตัวแสดงความเร็วยิ่งสูง ตัวแสดงระยะเวลาก็จะยิ่งต่ำลง

สรุป: ฉันเรียนรู้ที่จะกำหนดระยะเวลาของการหมุน โมดูล ความเร่งสู่ศูนย์กลาง ความเร็วเชิงมุมและเชิงเส้นระหว่างการหมุนของร่างกายอย่างสม่ำเสมอ และคำนวณข้อผิดพลาดสัมบูรณ์และข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของการวัดโดยตรงในช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ภารกิจสุดยอด

หาความเร่งของจุดวัสดุในระหว่างการหมุนสม่ำเสมอ ถ้าใน Δt = 1 วินาที จุดนั้นครอบคลุม 1/6 ของเส้นรอบวง โดยมีโมดูลัสความเร็วเชิงเส้น v = 10 เมตร/วินาที

เส้นรอบวง:

S = 10 ⋅ 1 = 10 ม
ล. = 10⋅ 6 = 60 ม

รัศมีวงกลม:

r = ลิตร/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 ม

การเร่งความเร็ว:

ก = โวลต์ 2 /ร
a = 100 2/10 = 10 เมตรต่อวินาที 2.

วันที่__________ FI________________________________________ รุ่นที่ 10_____

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1 ในหัวข้อ:

“ศึกษาการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของร่างกายภายใต้อิทธิพลของความยืดหยุ่นและแรงโน้มถ่วง”

วัตถุประสงค์ของงาน: การกำหนดความเร่งสู่ศูนย์กลางของลูกบอลระหว่างการเคลื่อนที่สม่ำเสมอในวงกลม

อุปกรณ์: ขาตั้งกล้องพร้อมข้อต่อและเท้า เทปวัด เข็มทิศ ไดนาโมมิเตอร์

ห้องปฏิบัติการ, ตาชั่งพร้อมตุ้มน้ำหนัก, น้ำหนักบนเชือก, แผ่นกระดาษ, ไม้บรรทัด, ไม้ก๊อก

ส่วนทางทฤษฎีของงาน

การทดลองดำเนินการโดยใช้ลูกตุ้มทรงกรวย ลูกบอลลูกเล็กเคลื่อนที่ไปตามวงกลมรัศมี R ในกรณีนี้ ด้าย AB ที่ลูกบอลติดอยู่นั้น อธิบายพื้นผิวของกรวยกลมด้านขวา มีแรงสองแรงที่กระทำต่อลูกบอล: แรงโน้มถ่วง
และความตึงของด้าย (รูปที่ ก) พวกมันสร้างความเร่งสู่ศูนย์กลาง มุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของวงกลมตามแนวรัศมี โมดูลัสความเร่งสามารถกำหนดได้ทางจลนศาสตร์ มันเท่ากับ:

.

ในการกำหนดความเร่งจำเป็นต้องวัดรัศมีของวงกลมและคาบของการหมุนของลูกบอลตามแนววงกลม

ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (ปกติ) สามารถกำหนดได้โดยใช้กฎแห่งพลศาสตร์

ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน
- มาทำลายพลังกันเถอะ เป็นส่วนประกอบ และ มุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของวงกลมในแนวรัศมีและตั้งขึ้นในแนวตั้ง

จากนั้นกฎข้อที่สองของนิวตันจะถูกเขียนดังนี้:

.

ทิศทาง แกนประสานงานเลือกดังแสดงในรูปที่ b ในการฉายภาพบนแกน O 1 y สมการการเคลื่อนที่ของลูกบอลจะอยู่ในรูปแบบ: 0 = F 2 - มก. ดังนั้น F 2 = mg: ส่วนประกอบ ปรับสมดุลแรงโน้มถ่วง
, ทำหน้าที่บนลูกบอล

ลองเขียนกฎข้อที่สองของนิวตันในเส้นโครงลงบนแกน O 1 x: man = F 1 จากที่นี่
.

โมดูลัสของส่วนประกอบ F 1 สามารถกำหนดได้หลายวิธี ประการแรก สามารถทำได้จากความคล้ายคลึงกันของสามเหลี่ยม OAB และ FBF 1:

.

จากที่นี่
และ
.

ประการที่สอง โมดูลัสของส่วนประกอบ F 1 สามารถวัดได้โดยตรงด้วยไดนาโมมิเตอร์ ในการทำเช่นนี้เราดึงลูกบอลด้วยไดนาโมมิเตอร์ที่อยู่ในแนวนอนให้มีระยะห่างเท่ากับรัศมี R ของวงกลม (รูปที่ c) และกำหนดการอ่านของไดนาโมมิเตอร์ ในกรณีนี้ แรงยืดหยุ่นของสปริงจะทำให้ส่วนประกอบมีความสมดุล .

ลองเปรียบเทียบทั้งสามนิพจน์สำหรับ n:

,
,
และให้แน่ใจว่าพวกเขาอยู่ใกล้กัน

ความก้าวหน้าของงาน.

1. กำหนดมวลของลูกบอลบนตาชั่งด้วยความแม่นยำ 1 กรัม

2. ยึดลูกบอลที่แขวนอยู่บนด้ายในขาขาตั้งกล้องให้แน่นโดยใช้ไม้ก๊อก

3 - วาดวงกลมที่มีรัศมี 20 ซม. บนกระดาษแผ่นหนึ่ง (ร= 20 ซม. = ________ ม.)

4. เราวางขาตั้งกล้องไว้ด้วยลูกตุ้มเพื่อให้ส่วนต่อขยายของสายไฟลอดผ่านจุดศูนย์กลางของวงกลม

5 - ใช้นิ้วมือจับด้ายไว้ที่จุดแขวน ตั้งลูกตุ้มให้เคลื่อนที่แบบหมุน

เหนือแผ่นกระดาษเพื่อให้ลูกบอลอธิบายวงกลมเดียวกันกับที่วาดบนกระดาษ

6. เรานับเวลาที่ลูกตุ้มหมุนครบ 50 รอบ (เอ็น = 50).

7. คำนวณระยะเวลาการหมุนของลูกตุ้มโดยใช้สูตร: ต = ที / เอ็น.

8 - คำนวณค่าความเร่งสู่ศูนย์กลางโดยใช้สูตร (1):

=

9 - กำหนดความสูงของลูกตุ้มทรงกรวย (ชม.). เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้วัดระยะห่างในแนวตั้งจากศูนย์กลางของลูกบอลถึงจุดแขวนลอย

10 - คำนวณค่าความเร่งสู่ศูนย์กลางโดยใช้สูตร (2):

=

11. ดึงลูกบอลด้วยไดนาโมมิเตอร์แนวนอนให้มีระยะห่างเท่ากับรัศมีของวงกลมแล้ววัดโมดูลัสของส่วนประกอบ .

จากนั้นเราคำนวณความเร่งโดยใช้สูตร (3): =

12. ผลลัพธ์ของการวัดและการคำนวณจะถูกป้อนลงในตาราง

รัศมีวงกลม ร , ม	ความเร็ว เอ็น	ที , กับ	ระยะเวลาการไหลเวียน ต = ที / เอ็น	ความสูงของลูกตุ้ม ชม. , ม	มวลลูกบอล ม , กก	การเร่งความเร็วตรงกลาง เมตร/วินาที 2	การเร่งความเร็วตรงกลาง เมตร/วินาที 2	การเร่งความเร็วตรงกลาง เมตร/วินาที 2

13 - เปรียบเทียบค่าสามค่าที่ได้รับของโมดูลการเร่งความเร็วสู่ศูนย์กลาง

__________________________________________________________________________ บทสรุป:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

นอกจากนี้:

ค้นหาข้อผิดพลาดสัมพัทธ์และค่าสัมบูรณ์ของการวัดทางอ้อม a c (1) และ (3):

สูตร (1) - Δa ค = · เอค ค = ________;

สูตร (3) - Δเอ ค = · เอซี = _______

เรื่อง: ศึกษาการเคลื่อนที่ของร่างกายเป็นวงกลม

วัตถุประสงค์ของงาน: การกำหนดความเร่งสู่ศูนย์กลางของลูกบอลระหว่างการเคลื่อนที่สม่ำเสมอในวงกลม

อุปกรณ์:

• ขาตั้งกล้องพร้อมข้อต่อและเท้า
• เทปวัด;
• เข็มทิศ;
• ไดนาโมมิเตอร์ในห้องปฏิบัติการ
• ชั่งน้ำหนักด้วยตุ้มน้ำหนัก
• ลูกบอลบนเชือก;
• ไม้ก๊อกที่มีรู
• แผ่นกระดาษ
• ไม้บรรทัด.

ส่วนทางทฤษฎี

การทดลองดำเนินการโดยใช้ลูกตุ้มทรงกรวย ลูกบอลเล็กๆ เคลื่อนที่เป็นวงกลมโดยมีรัศมี ร- ในกรณีนี้ด้าย เอบีซึ่งลูกบอลติดอยู่นั้น อธิบายพื้นผิวของกรวยกลมด้านขวา มีแรงสองแรงที่กระทำต่อลูกบอล: แรงโน้มถ่วง มกและความตึงของด้าย เอฟ(ดูรูปที่ ก- พวกมันสร้างความเร่งสู่ศูนย์กลาง a n ซึ่งพุ่งเข้าหาศูนย์กลางของวงกลมในแนวรัศมี โมดูลัสความเร่งสามารถกำหนดได้ทางจลนศาสตร์ มันเท่ากับ:

n = ω 2 R = 4π 2 R/T 2

ในการหาความเร่ง คุณต้องวัดรัศมีของวงกลม รและคาบการหมุนของลูกบอลเป็นวงกลม ต- ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (ปกติ) สามารถกำหนดได้โดยใช้กฎแห่งพลศาสตร์ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน แม่ = มก. + F- มาทำลายพลังกันเถอะ เอฟเป็นส่วนประกอบ ฉ 1และ ฉ 2มุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของวงกลมในแนวรัศมีและตั้งขึ้นในแนวตั้ง จากนั้นกฎข้อที่สองของนิวตันสามารถเขียนได้ดังนี้:

แม่ = มก. + F 1 + F 2.

เราเลือกทิศทางของแกนพิกัดดังแสดงในรูป ข- ในการฉายภาพบนแกน O 1 Y สมการการเคลื่อนที่ของลูกบอลจะอยู่ในรูปแบบ: 0 = F 2 - มก- จากที่นี่ เอฟ 2 = มก- ส่วนประกอบ ฉ 2ปรับสมดุลแรงโน้มถ่วง มก, ทำหน้าที่บนลูกบอล ลองเขียนกฎข้อที่สองของนิวตันเป็นเส้นโครงบนแกน โอ 1 เอ็กซ์: แม่ = F 1- จากที่นี่ และ n = F 1 /ม- โมดูลัสส่วนประกอบ ฉ 1สามารถกำหนดได้ ในรูปแบบต่างๆ- ประการแรก สามารถทำได้โดยใช้ความคล้ายคลึงกันของรูปสามเหลี่ยม โอเอวีและ เอฟบีเอฟ 1:

F 1 /R = มก./ชม

จากที่นี่ F 1 = มก./ชมและ n = gR/h.

ประการที่สอง โมดูลัสของส่วนประกอบ ฉ 1สามารถวัดได้โดยตรงด้วยไดนาโมมิเตอร์ ในการทำเช่นนี้เราดึงลูกบอลด้วยไดนาโมมิเตอร์แนวนอนให้มีระยะห่างเท่ากับรัศมี รวงกลม (รูปที่. วี) และหาค่าการอ่านไดนาโมมิเตอร์ ในกรณีนี้ แรงยืดหยุ่นของสปริงจะทำให้ส่วนประกอบมีความสมดุล ฉ 1- ให้เราเปรียบเทียบทั้งสามสำนวนสำหรับ หนึ่ง:

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

และตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าตัวเลขของการเร่งความเร็วสู่ศูนย์กลางที่ได้รับจากสามวิธีนั้นอยู่ใกล้กัน

งานนี้ควรวัดเวลาด้วยความเอาใจใส่เป็นที่สุด เพื่อจุดประสงค์นี้อาจเป็นประโยชน์ในการนับถอยหลัง จำนวนที่มากขึ้น N การปฏิวัติของลูกตุ้ม จึงช่วยลดข้อผิดพลาดสัมพัทธ์

ไม่จำเป็นต้องชั่งน้ำหนักลูกบอลอย่างแม่นยำเท่ากับเครื่องชั่งในห้องปฏิบัติการ การชั่งน้ำหนักด้วยความแม่นยำ 1 กรัมก็เพียงพอที่จะวัดความสูงของกรวยและรัศมีของวงกลมด้วยความแม่นยำ 1 ซม. ด้วยความแม่นยำในการวัดดังกล่าวจะเกิดข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของปริมาณ คำสั่งเดียวกัน

ลำดับงาน.

1. กำหนดมวลของลูกบอลบนตาชั่งด้วยความแม่นยำ 1 กรัม

2. เราสอดด้ายผ่านรูในจุกไม้ก๊อกและยึดจุกไม้ก๊อกไว้ที่ขาตั้งสามขา (ดูรูปที่. วี).

3. วาดวงกลมบนกระดาษซึ่งมีรัศมีประมาณ 20 ซม. เราวัดรัศมีด้วยความแม่นยำ 1 ซม.

4. เราวางขาตั้งกล้องด้วยลูกตุ้มเพื่อให้ด้ายต่อเนื่องผ่านจุดศูนย์กลางของวงกลม

5. ใช้นิ้วของคุณที่จุดแขวนเราหมุนลูกตุ้มเพื่อให้ลูกบอลอธิบายวงกลมเดียวกันกับที่วาดบนกระดาษ

6. เรานับเวลาที่ลูกตุ้มทำการปฏิวัติตามจำนวนที่กำหนด (เช่น N = 50)

7. กำหนดความสูงของลูกตุ้มทรงกรวย ในการทำเช่นนี้เราจะวัดระยะห่างในแนวตั้งจากศูนย์กลางของลูกบอลถึงจุดแขวนลอย (เราพิจารณา ชม. ~ ล).

8. ค้นหาโมดูลความเร่งสู่ศูนย์กลางโดยใช้สูตร:

n = 4π 2 R/T 2และ n = gR/h

9. ใช้ไดนาโมมิเตอร์แนวนอนดึงลูกบอลไปเป็นระยะทางเท่ากับรัศมีของวงกลมและวัดโมดูลัสของส่วนประกอบ ฉ 1- จากนั้นเราคำนวณความเร่งโดยใช้สูตร และ n = F 1 /ม.

10. เราป้อนผลการวัดลงในตาราง

ประสบการณ์ #	ร	เอ็น	∆t	T = Δt/N	ชม.	ม	n = 4π 2 R/T 2	n = gR/h	n = F 1 /ม
1

เมื่อเปรียบเทียบค่าสามค่าที่ได้รับของโมดูลการเร่งความเร็วสู่ศูนย์กลางเราเชื่อว่ามีค่าใกล้เคียงกัน