Контрольныеи вопросы

1. Используя данные таблицы, постройте график зависимости перемещения каретки, движущийся по направляющим рейкам от времени.

2. Используя данные таблицы, постойте график зависимости ускорения каретки от времени.

3. Постройте график зависимости скорости каретки от времени.

4. Вычислите мгновенную скорость каретки в конце 0,5с

5. Вычислите среднюю скорость каретки при ее наибольшем перемещении

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ТЕМА: Опытная проверка второго закона Ньютона

Приборы и материалы: направляющая рейка, штатив с муфтой и перекладиной, неподвижный блок, набор грузов, нить, динамометр, весы с разновесом, каретка, секундомер с двумя датчиками, 2 крючка.

Цель работы состоит в опытной проверке второго закона Ньютона. Это достигается тем, что вначале рассчитывают величину ускорения, которое должно иметь тело известной массы под действием приложенных к нему сил, величины которых также известны, а затем в ходе опыта определяют реальное ускорение движения тела под действием этих сил.

В опыте исследуют движение каретки по направляющей рейке, расположенной горизонтально. На каретку действуют сила упругости нити Т , сила трения F_тр сила тяжести Mg и сила нормального давления N. На груз действуют сила упругости нити Т и сила тяжести mg. Запишем второй закон Ньютона В проекциях на оси координат

ОХ: Т – F_тр = Ма OY: N – Mg = 0

ОY: mg – T = ma

Где М - суммарная масса каретки и установленных на ней грузов.

Ма + ma = mg – F_тр или

а( М + m) = mg – F_тр Отсюда

Чтобы определить с каким ускорением каретка реально двигалась, необходимо измерить ее перемещение и время, за которое оно было совершено.

Так как каретка начинает двигаться из состояния покоя, то уравнение ее движения имеет вид:

Тогда

Для измерения перемещения и времени движения каретки на направляющей рейке устанавливают датчики секундомера. Один из них должен запускать секундомер, как только каретка начнет двигаться. Место его установки определяют опытным путем, действуя в следующем порядке. Каретку размещают на левом крае направляющей рейки. Датчик устанавливают на рейке несколько правее магнита каретки, и медленно приближают магниту до тех пор, пока секундомер не начнет работать. После этого датчик плавно перемещают вправо, чтобы он вышел из зоны действия магнита, закрепленного на каретке. Правильно установленный датчик располагается на минимальном расстоянии от магнита каретки. Второй датчик устанавливают на расстоянии 20см от первого.

Ход работы

1. Соберите экспериментальную установку как показано на фотографии.

Длину нити выбирают такой, чтобы подвешенный к ней груз при крайнем левом положении каретки на направляющей рейке находился на высоте 35 – 40см от пола.

2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений

mg, H	Fтр, Н	М, кг	M,кг	атеор, м/с2	S,м	t,с	tср, с	апр, м/с2

3. Прикрепите груз к динамометру и определите величину, действующей на него силы тяжести – mg.

4. Измерьте на весах массу каретки с двумя грузами – М

5. Измерьте на весах массу одного груза – m

6. Определите силу трения каретки о поверхность направляющей рейки. Для этого каретку с двумя грузами устанавливают на направляющей рейке, прикрепляют к ней и динамометр и, потянув за него вдоль рейки, приводят в равномерное движение. По показанию динамометра определяют величину силы трения.

7. Вычислите значение ускорения а_теор, с которым каретка должна двигаться по рейке, в соответствии с выводами теории.

8. Установите каретку в крайнее левое положение на рейке, произведите ее пуск и определите время движения между датчиками.

9. Не меняя положение датчиков повторите измерение 5 – 6 раз и определите среднее время движения между датчиками

10. Определите фактическое значение ускорения каретки, которое она имела, перемещаясь по рейке - а_пр

11. Сравните полученные значения ускорений. Укажите возможные причины расхождения результатов.

12. Сделайте вывод.