Activitatea de laborator №1
STUDIU PRIVIND mișcarea liniară a corpurilor Masini Atwood
Studierea ravnoperemennogo și mișcarea uniformă în câmp gravitațional al Pământului. Determinarea accelerației gravitaționale.
Teoria Operațiunii
Pre-examineze baza teoretică a №8 de muncă.
mișcarea mecanică se numește un eveniment în timp, mișcarea organelor sau părți de cadavre în raport cu celălalt (numărul de corp). Orice mișcare mecanică este considerată într-un anumit cadru de referință care constă dintr-un corp de referință, coordonatele spațiale asociate și ceasul sistemului.
Un punct material este numit corpul, ale cărui dimensiuni sunt mult mai mici decât amploarea mișcării. Poziția unui punct material în spațiul caracteristic de raza. trase de la origine la acel punct. Când mișcarea unei particule pe vectorul raza traiectoriei variază. Este o măsură a cantității fizice a modificărilor vectoriale cu raza de timp - viteza. ca o măsură de schimbare a lungul timpului, viteza - accelerație. un organism la o altă măsură a acțiunii este o cantitate fizică - forță. Legile de bază ale dinamicii punctelor materiale - aceasta este legile lui Newton. Mai exact, doua lege a lui Newton, notație matematică este de forma:
numită ecuația fundamentală a dinamicii.
Masina de Schița Atwood este prezentat în figura 2. Două greutăți conectate prin fir mase M, aruncat peste un bloc fix. Dacă unul din marfă a pus masa de suprasarcină m, atunci sistemul vine la mișcare rapidă. Fiecare din încărcătura trage porțiunea de fir, care încearcă să taie, ea acționează asupra forței de tensionare a sarcinii. și pe bloc - prin forță. Apoi, pentru fiecare încărcătură forța gravitațională și forța de întindere a firului. Ecuația de bază pentru dinamica de suprasarcină de marfă este:
și pentru alte mărfuri:
Ecuația fundamentală a dinamicii mișcării de rotație a unității de fixare este după cum urmează:
Acolo unde fragmentul - suma algebrică a momentelor forțelor care acționează asupra blocului, axa de rotație; I - momentul de inerție al blocului; e - accelerația unghiulară.
În cazul în care rotația este considerat pozitiv în sensul acelor de ceasornic, conform figurii 2, obținem
unde R - unitate de rază; Mtr - momentul de frecare.
Se va presupune că firul inextensibil imponderabil și non-alunecare de pe bloc. Dintre condițiile de imponderabilitate firului trebuie:
Din starea egalitati catenele module mișcări inextensibility, viteza și accelerația mărfurilor și filet:
În cele din urmă, în absența firului de alunecare peste sarcinile de bloc și accelerare firului precum și punctele de unitate modulul accelerației tangential jantei:
Proiectând ecuația (2) și (3) pe axa Y îndreptate vertical în sus, se obține cu formula (5), (6) și (7), un sistem de ecuații la care învecina ecuația (4 ¢):
Inmultind prima dintre ecuațiile (8), prin -1 și adăugarea tuturor (8), obținem
În această facilitate de laborator a cuplului de frecare este atât de mic încât inegalitatea
Mai mult, în valoarea de setare de laborator a momentului de inerție unitate I astfel încât cealaltă inegalitate deține:
Ignorând cantități mici din ecuația (9) obținem accelerația unui sistem de marfă sub supraîncărcare de masă m:
o tensiune fire module forțează T1 și T2 pe ambele părți ale blocului sunt:
Ai putea spune că ecuația (13) se realizează în două ipoteze (10) și (11).
mișcarea Uniform accelerată a mărfurilor de-a lungul axei Y a sistemului este descris de mișcarea unui sistem arbitrar de puncte:
,
,
în cazul în care y1. v1 - parametrii inițiali.
Eliminarea acestor ecuații de timp t în condiții v1 = 0, obținem
Sistemul de marfă este deplasat de suma. se deplasează uniform accelerată sub influența unei mase m supraîncărcare cu accelerație, care este definită prin formula (12).
La punctul de coordonate accelerații y2 și v2 viteză este preluat de masă, iar sistemul se mișcă uniform sarcini se deplasează pe valoarea L2 pentru timpul t, organizare experimentală millisekundomerom măsurat. Substituind în ecuația (14) formulă. obținem
Dacă modificați schimbarea L2 timpului t, măsurată cu un cronometru, dar accelerația și ar trebui să rămână neschimbate. Ecuația (15) poate fi verificată experimental în Exercițiu №1.
DESCRIEREA EXPERIMENTAL SETUP
La baza 1 a configurării experimentale (a se vedea figura 3), care stă pe picioare reglabile 2 millisekundomer atașat 3 și 4. Trei suport de lonjeron vertical montate pe montanții, dintre care două sunt staționare - porțiunea de fund 5 și un top 6. Un suport 7 poate însemna deplasa de-a lungul cremalierei. Pe consola 7 sunt primul senzor optic 8 și Tabelul 9 pentru îndepărtarea suprasarcinii. Partea inferioară consolei 5 este montat un al doilea senzor fotoelectric 10 și amortizoarele de cauciuc 11. Toate paranteze cuprind o fantă pentru determinarea poziției suportului de pe scala milimetrică vertical 12. La capătul superior al lonjeronului este unitatea de bloc fix 13. Pentru electromagnetul 14 este plasat, atunci când blocul de care rețeaua este inhibată . Pe de altă parte, atunci când curentul este oprit prin apăsarea butonului „Start“ de pe panoul frontal al sistemului unitar al mărfii și de transbordare în mișcare. Pentru a observa mișcarea rapidă a mărfurilor pe bunurile 15 plasate dreptul accelerații 16 și ridicați-le într-o poziție în care baza inferioară a sarcinii coincide cu funcția de suportul superior. După ce faceți clic pe butonul „Start“ începe mișcarea accelerată a bunurilor și supraîncărcarea la punctul în care tabelul 9 preia congestia. În același timp, un senzor optic 8 include millisekundomer de măsurare mișcare uniformă timp a mărfurilor, atâta timp cât sarcina 15 nu a lovit amortizorul II și nu va cauza acționarea senzorului 10, millisekundomer-decuplare. Deci, în timp ce sarcini sunt uniform accelerate L1 distanța de mișcare (a se vedea figura 2) și pentru a obține v2 viteză. care, se deplasează uniform, distanța L2 testat pentru timpul t, millisekundomerom măsurate și afișate pe ecran „TIME, C“. Pentru a pregăti instrumentul pentru următoarea măsurare, apăsați pe „RESET“.
Ordinea executării
Exercitiul 1. Accelerarea CARGO
1. După apăsarea butonului „Start“, conectați la un laborator setare de rețea prin apăsarea butonului „Rețea“. Tabloul de bord „timp, cu“ zerouri ar trebui să apară. Apăsați pe butonul „Start“.
2. Suport de medie 7 Amplasat la o distanță L2 de inferioară bracket 5. L2 Măsurați și distanța L 6 dintre superior și inferior consolele 5. Rezultatele măsurătorilor de înregistrare în tabelul 1.
3. Coborâți greutatea pe stânga pedalierului. Ajunge la limita inferioară a încărcăturii drept a coincis cu o bară de pe partea superioară a brațului.
4. Localizați M masa de sarcină și la suprasarcină m.
5. Așezați suprasarcinii pe greutatea dreapta.
6. elimina posibilele fluctuații în marfă, faceți clic pe butonul „Start“ pentru a remedia problema.
7. După oprirea înregistrării mărfii în tabelul 1 în timpul deplasării uniforme a mărfurilor t, millisekundomerom măsurate și afișate pe ecran „TIME, C“.
8. Apăsați butonul „RESET“.
9. Repetați pașii de la 2¸8 nu este mai mică de patru ori, schimbând distanța L2 între paranteze de mijloc și inferioare.
10. Pentru fiecare măsurătoare, și se calculează valoarea. înregistrează rezultatele din tabelul 1, și de a construi punctele experimentale pe grafic, reprezentarea grafică pe abscisă valorile lui x, iar axa ordonatei - y.
Dacă formula este valabilă, punctele experimentale se află pe o linie dreaptă a cărei pantă determină mărimea accelerației și sarcinilor cu suprasarcină.
11. Găsiți valoarea accelerației și celor mai mici pătrate:
; ;
;
; .
în care: - factorul Student corespunzător probabilitatea P și numărul de grade de libertate.
Rezultatul măsurării unei. ± D și a.
Folosind valorile obținute ale și c, a construi pe grafic cu punctele experimentale ale unei linii drepte y = x + c.
Exercitiul 2. Accelerarea
Free-fall
12. Se determină amplitudinea accelerației gravitaționale g, conform formulei
.
Jumătate de lățime a intervalului de încredere Dg obține folosind formula:
.
1. Formulați scopul lucrării de laborator.
2. Ceea ce se numește un cadru de referință?
3. Definiți punctul de material.
4. Comparați conceptul de drum și pentru a muta.
5. Definiți viteza medie și instantanee.
6. Definiți media și accelerațiile instantanee.
7. Cum traiectoria mișcării direcția de accelerație?
8. Introduceti formule de conectare valoare cinematică la o mișcare rectilinie uniform accelerată.
9. Definiți forțele.
10. Ceea ce caracterizează masa corpului?
11. Formulați legile de bază ale dinamicii - legile lui Newton.
12. Care este sistemul de corpuri declarat a fi izolat?
13. Formulați legile de conservare a impulsului și a energiei mecanice.
14. Ce fel de mișcare a corpului numita cădere liberă?
15. Cum de a scrie a doua lege a lui Newton pentru cădere liberă?
16. Deoarece accelerația gravitațională depinde de latitudinea punctului de observație?
17. De ce este valoarea accelerației de greutate la nivelul mării este diferit pe stâlp și ecuator?
18. Cum de a reduce accelerarea cădere liberă atunci când alpinism de la nivelul mării până la o altitudine h = 10 km? Pământ Raza R3 = 6370 km.
19. Desenați o schiță a mașinii Atwood.
20. În ce condiții accelerarea organismelor care sunt utilizate în mașină Atwood, egală în mărime?
21. În ce condiții sunt aceeași tensiune firului rezistență pe ambele părți ale unității de fixare?
22. Pe măsură ce sistemul se deplasează corpul în mașină Atwood?
23. La ce oră cronometrul Atwood mașină?
24. Specificarea pătratul dependenței vitezei de sistem de telefonie mișcare uniform accelerată cantitatea de mișcare.
25. Care sunt valorile determinate prin măsurători directe în laborator?
26. Care sunt ipotezele făcute în derivarea sistemului de accelerare a corpurilor?
27. Pentru o formulă determinată de amplitudinea accelerației gravitaționale g?
28. Găsiți accelerația gravitațională, dacă masa
Suprasarcina de 4 ori mai mică decât masa bunurilor, supraîncărcării mărfurilor sistem de accelerare este a = 1,1 m / s 2.
29. Care a fost formula poate fi găsit pe jumătate lățimea intervalului de încredere accelerația Dg datorită gravitației?
30. Pot folosi legea de conservare a energiei mecanice pentru a descrie mișcarea corpurilor în mașină Atwood?