Тема: Лабораторные работы
Условие задачи полностью выглядит так:
Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести»
Решение задачи:


цель работы: убедиться в том, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их равнодействующая равна произведению массы тела на ускорение: f = ma. для этого используется конический маятник (рис. 178, а).

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

на прикрепленное к нити тело (им в работе является груз из
набора по механике) действуют сила тяжести f1 и сила упругости f2. их равнодействующая равна

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

сила f и сообщает грузу центростремительное ускорение

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

(r — радиус окружности, по которой движется груз, т — период его обращения) .
для нахождения периода удобно измерить время t определенного числа n оборотов. тогда т =

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

модуль равнодействующей f сил f1 и f2 можно измерить, скомпенсировав ее силой упругости fупр пружины динамометра так, как это показано на рисунке 178, б.
согласно второму закону ньютона,

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

при подстановке в
это равенство полученных в опыте значений fynp, m и а может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. это и позволяет оценить погрешность эксперимента.
средства измерения: 1) линейка с миллиметровыми делениями; 2) часы с секундной стрелкой; 3) динамометр.
материалы: 1) штатив с муфтой и кольцом; 2) прочная нить; 3) лист бумаги с начерченной окружностью радиусом 15 см; 4) груз из набора по механике.
порядок выполнения работы
1. нить длиной около 45 см привяжите к грузу и подвесьте к кольцу штатива.
2. одному из учащихся взяться двумя пальцами за нить у точки подвеса и привести во вращение маятник.
3. второму учащемуся измерить лентой радиус r окружности, по которой движется груз. (окружность можно начертить заранее на бумаге и по этой окружности привести в движение маятник.)
4. определите период т обращения маятника при помощи, часов с секундной стрелкой.
для этого учащийся, вращающий маятник, в такт с его оборотами произносит вслух: нуль, нуль и т. д. второй учащийся с часами в руках, уловив по секундной стрелке удобный момент для начала отсчета, произносит: «нуль», после чего первый вслух считает число оборотов. отсчитав 30—40 оборотов, фиксирует промежуток времени t. опыт повторяют пять раз.
5. рассчитайте среднее значение ускорения по формуле (1), учитывая, что с относительной погрешностью не более 0,015 можно считать π2 = 10.
6. измерьте модуль равнодействующей f, уравновесив ее силой упругости пружины динамометра (см. рис. 178, б).
7. результаты измерений занесите в таблицу:

номер
опыта

t, с

tср

n

m, кг

r,
м

а,
м/с2

fупр,
н

8. сравните отношение

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

с единицей и сделайте вывод о погрешности экспериментальной проверки того, что центростремительное ускорение сообщает телу векторная сумма действующих на него сил.

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

груз из набора по механике, подвешенный на закрепленную в верхней точке нить, движется в горизонтальной плоскости по окружности радиуса r под действием двух сил:
силы тяжести

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

и силы упругости n.
равнодействующая этих двух сил f направлена горизонтально к центру окружности и сообщает грузу центростремительное ускорение.
т - период обращения груза по окружности. его можно вычислить подсчитав время, за которое груз совершает некоторое число полных оборотов

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

центростремительное ускорение рассчитаем по формуле

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

теперь, если взять динамометр и прикрепить его к грузу, как показано на рисунке, можно определить силу f (равнодействующую сил mg и n.
если груз отклонен от вертикали на расстояние г, как и при движении по окружности, то сила f равна той силе, которая вызывала движение груза по окружности. мы получаем возможность сравнить значение силы f , полученное путем прямого измерения и силы ma, рассчитанной по результатам косвенных измерений и
сравнить отношение

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

с единицей. для того, чтобы радиус окружности, по которой движется груз, изменялся вследствие влияния сопротивления воздуха медленнее и изменение это незначительно влияло на измерения, следует выбирать его небольшим (порядок 0,05~0,1 м).
выполнение работы

№ опыта

t, с

tср, с

n

m, кг

r, м

а, м/с2

f, h

вычисления

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

оценка погрешностей. точность измерения: линейка -

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

секундомер

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

динамометр

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

подсчитаем погрешность определения периода (если считать, что число n определено точно):

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

погрешность определения ускорения подсчитаем как:

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

погрешность определения ma

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

(7%), то есть

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

с другой стороны, силу f мы измерили со следующей погрешностью:

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

такая погрешность измерения, конечно, очень велика. измерения с такими погрешностями годны только для приблизительных оценок. отсюда видно, что отклонение отношение

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

от единицы может быть существенным при использовании примененных нами способов измерения*.
1* так что вам не следует смущаться, если в этой лабораторной работе отношение

Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости

будет отличным от единицы. просто аккуратно оцените все погрешности измерений и сделайте соответствующий вывод.

Задача из главы Лабораторные работы по предмету Физика из задачника Физика 9, Кикоин, Кикоин (9 класс)

Если к данной задачи нет решения - не переживайте. Наши администраторы стараются дополнять сайт решениями для тех задач и упражнения где это требуется и которые не даны в решебниках и сборниках с ГДЗ. Попробуйте зайти позже. Вероятно, вы найдете то, что искали :)

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
Видео онлайн