ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПО ОКРУЖНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ УПРУГоСТИ И ТЯЖЕСТи ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по…
ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПО ОКРУЖНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ УПРУГоСТИ И ТЯЖЕСТи ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности. ОБОРУДОВАНИЕ: динамометр, весы с разновесами, измерительная лента, набор грузов массой по 100г, штатив, секундомер. ПорядОК ВЫПОлнеНИЯ рабоТЫ: 1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г. 2. Нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива (рис. 1). Paс. 3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см. 4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности. 5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге. 6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает заданное число оборотов, к примеру, N = 20 оборотов. 7. Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние вертикали от центра шарик до точки подвеса (h≈l) по 8. Находим модуль центростремительного ускорение а1 9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F1 (рис 2). Затем вычисляем ускорение а2. 10. Результаты измерений заносим в таблицу. № R,м, N, t,с, Т,с, h,м m,кг F1H, a1, м/с2 а1cр,м/с2 а2 м/с2 а2р, м/с2 11. Вычисляем ускорение по формуле а,= h 12. Рассчитываем относительные и абсолютные погрешности. Необходимо ознакомиться с условиями лабораторной работы. Заполнить полностью всю таблицу в конце, с решением
Давайте подробно разберем вашу лабораторную работу по изучению движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести с целью определения центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении.
Цель работы:
Определение центростремительного ускорения шарика.
Оборудование:
- Динамометр
- Весы с разновесами
- Измерительная лента
- Набор грузов массой по 100 г
- Штатив
- Секундомер
Порядок выполнения работы:
Определение массы шарика: Измерьте массу шарика на весах с точностью до 1 г. Запомните это значение, так как оно понадобится для дальнейших расчетов.
Подготовка установки: Продовите нить через отверстие в пробке и зажмите ее в лапке штатива.
Рисование окружности: На листе бумаги аккуратно вычерчивайте окружность радиусом около 20 см. Используйте измерительную ленту для проверки радиуса с точностью до 1 см.
Установка штатива с маятником: Разместите штатив с маятником так, чтобы продолжение нити проходило через центр круговой траектории.
Запуск маятника: Вращайте маятник, держа нить в точке подвеса, чтобы шарик двигался по начерченной окружности.
Измерение времени: Определите, за какое время маятник совершает 20 оборотов. Зафиксируйте это время в секундах.
Определение высоты: Измерьте расстояние (h) от центра шарика до точки подвеса. Это расстояние будет близким к длине нити (l).
Вычисление центростремительного ускорения (a1): Модуль центростремительного ускорения можно найти по формуле: \[ a_1 = \frac{4\pi^2R}{T^2}, \] где \( R \) — радиус окружности, \( T \) — период одного оборота (T = t/N, где t — общее время, N — количество оборотов).
Измерение силы: Утяните шарик динамометром на расстояние равное радиусу окружности и измерьте модуль составляющей силы \( F_1 \). Запишите это значение.
Вычисление ускорения (a2): Используйте формулу: \[ a_2 = \frac{F_1}{m}, \] где \( m \) — масса шарика, полученная на шаге 1.
Заполнение таблицы: Проводя измерения, заполняйте таблицу с полученными значениями:
№ \( R, \) м \( N \) \( t, \) с \( T, \) с \( h, \) м \( m, \) кг \( F_{1H} \) \( a_1, \) м/с² \( a_{1cр}, \) м/с² \( a_2 \) м/с² \( a_{2р}, \) м/с² 1 0.2 20 — — — — — — — — — Вычисление ускорения: Как указано в пункте 11, ускорение можно также вычислить как \( a = \frac{h}{T^2} \) и записать результаты.
Расчет погрешностей: Определите относительные и абсолютные погрешности, используя стандартные формулы:
- Абсолютная погрешность: \( \Delta x = x_{\text{измеренное}} - x_{\text{истинное}} \)
- Относительная погрешность: \( \delta = \frac{\Delta x}{x_{\text{истинное}}} \times 100\% \)
Заключение:
После выполнения всех шагов у вас будет полное представление о центростремительном ускорении шарика и о том, какие факторы на него влияют. Удачи в выполнении работы! Если есть дополнительные вопросы по этапам работы или расчетам, с радостью помогу!
