Сверь числа и знаки с фото.
Выполнение работы.
- Соберём установку как показано на рисунку.
[Рисунок: горизонтальная опора; от точки подвеса идёт нить к грузику — красной точке на правой стороне красной окружности. Вертикальный штриховой отрезок \(h\) показан от точки подвеса до центра окружности; радиус \(R\) показан штриховой линией от центра к окружности. Справа от рисунка:] Схема установки для изучения кинематики кругового движения.
- Измерим расстояние \(h\) от точки подвеса до центра масс грузика и радиус окружности \(R\), которую описывает маятник.
\(h=\)
\(R=\)
Коротко: на фото нет числовых данных — это начало лабораторной работы. Значения \(h\) и \(R\) нужно измерить, а не вычислить по рисунку: масштаб схемы не задан. В тетрадь пока записывают:
\[ h=\underline{\phantom{000}},\qquad R=\underline{\phantom{000}}. \]
Что именно измерять
- \(h\) — по вертикали от точки подвеса до горизонтальной плоскости, в которой движется грузик; на схеме — до центра окружности.
- \(R\) — радиус окружности, которую описывает грузик: от центра окружности до грузика.
- \(h\) и \(R\) берите в одинаковых единицах; для расчёта удобно в метрах.
Если дальше нужно считать центростремительное ускорение
Обозначим длину нити \(l\), угол нити с вертикалью — \(\alpha\). Тогда
\[ l=\sqrt{h^2+R^2},\qquad \cos\alpha=\frac{h}{l},\qquad \sin\alpha=\frac{R}{l}. \]
Силы: вертикально \(T\cos\alpha=mg\), горизонтально к центру \(T\sin\alpha=ma_{\text{ц}}\). Делим второе уравнение на первое:
\[ \tan\alpha=\frac{a_{\text{ц}}}{g}. \]
Но по схеме \(\tan\alpha=\dfrac{R}{h}\), поэтому
\[ a_{\text{ц}}=g\frac{R}{h}. \]
Проверка: отношение \(R/h\) безразмерно, значит, при \(g=9{,}8\ \text{м/с}^2\) ускорение получается в \(\text{м/с}^2\). Не путайте \(h\) с длиной нити \(l\): \(l\) — наклонная нить, \(h\) — вертикальный отрезок.
Напишите, какие \(h\) и \(R\) вы измерили, — я подставлю их и посчитаю.