Лабораторная работа №2 машина атвуда методическое указание к лабораторному занятию Алматы 2018 машина атвуда

1. 
   Подвесьте на ролик два груза. Убедитесь, что система находится в равновесии. Включите секундомер.
   
2. 
   Опустите левый груз на станину и нажмите кнопку элетромагнитного стопора (2).
   
3. 
   Линейкой измерьте расстояние от нижней кромки правого груза до станины S. Занесите значение в таблицу 1 (в метрах).
   

4. 
   Поскольку имеется трение в подшипнике ролика, сначала поместите на правый груз сразу два перегрузка массой m₁=5 г.
   
5. 
   Нажмите кнопку «ПУСК» на секундомере, измерьте время опускания груза до станины. Запишите результат в таблицу 1. Проведите измерение 5 раз.
   
6. 
   Повторите измерения для другого количества перегрузков – m₂, m₃, m₄ (см. таблицу 1).
   
7. 
   Вычислите среднее время:
   

где N – количество проведенных измерений.

8. 
   Вычислите ускорение системы для каждого столбца:
   

9. Постройте график зависимости a=a(m). Определите угловой коэффициент k и постоянную b (см. формулу 13) графически. При расчётах не забудьте перевести все значения в систему «СИ» (граммы в килограммы, миллиметры в метры). Для более точного определения k и b можно воспользоваться методом наименьших квадратов (МНК). Для прямой используются следующие формулы:

где n – количество масс.

тогда:

(22)

и

. (23)

10. 
    По формуле (15) определите ускорение свободного падения:
    

10. 
    По формуле (16) определите момент трения узла ролика:
    

10. 
    Вычислите абсолютную погрешность по формуле:
    

13.Запишите полученный результат в виде:

14. Вычислите относительную погрешность в процентах:

На рисунке 4 приведён пример графика зависимости a=a(m) и её аппроксимация МНК. Полученные значения k= 28.075 и b= -0.034.

Рисунок 4. Пример графика зависимости a=a(m).

1. 
   Подвесьте на ролик два груза. Поместите на левый и правый грузы по 4 перегрузка. Убедитесь, что система находится в равновесии. Включите секундомер.
   
2. 
   Опустите левый груз на станину и нажмите кнопку элетромагнитного стопора (2).
   
3. 
   Линейкой измерьте расстояние от нижней кромки правого груза до станины S. Занесите значение в таблицу 2 в метрах.
   

Таблица 2

4. 
   Поместите перегрузок массой 5 г на правый груз.
   
5. 
   Нажмите кнопку «ПУСК» на секундомере, измерьте время опускания груза до станины. Запишите результат в таблицу 2. Повторите измерение 4 раза.
   
6. 
   Повторите пункты (2) - (5) для перегрузок массой 10 г, 15 г, 20 г.
   
7. 
   Вычислите ускорение системы a, разность сил, действующих на правый и левый подвески f и силу F, действующую на систему (таблица 2). При расчётах не забудьте перевести все значения в систему «СИ» (граммы в килограммы).
   
8. 
   Постройте график F=F(a). Убедитесь, что это прямая линия.
   

На рисунке 5 приведён пример графика зависимости F=F(a). Полученные значения кг. Приведённая реальная масса нашей системы (см. формулу 18) равна 0,364 кг.

Таким образом, относительная погрешность экспериментально определенной приведённой массы системы, которая является коэффициентом пропорциональности во втором законе Ньютона, составила менее 3%.

Рисунок 5. Пример графика зависимости F=F(a).

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определения векторов средней скорости и среднего ускорения, мгновенной скорости и мгновенного ускорения.

2. Что характеризует тангенциальная составляющая ускорения, нормальная составляющая ускорения? Каковы их модули?

3.Кинематические характеристики поступательного движения.

4. Кинематические характеристики вращательного движения.

5. Законы Ньютона.

6. Уравнение движения грузов на машине Атвуда.

6. ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебн. пособие для втузов: В 5 кн.: Кн.1: Механика. Молекулярная физика. М.: Астрель, 2005. – 312 с.