С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
Экспериментальные задачи физических олимпиад
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Экспериментальные задачи физических олимпиад
Механика Скатывающиеся шарики Стальной шарик отпускают без начальной скорости на поверхности стального наклонного жёлоба, и он скатывается по жёлобу с некоторой высоты. Задание : определите зависимость приобретаемой центром шарика скорости от высоты, с которой он скатывается. Счи- тать g = 9,81 м / с 2 . Оборудование : стальные шарики 10—12 мм (3 шт), шта- тив с креплениями, прямой жёлоб 1 м, насадка на жёлоб, искривляющая траекторию движения шарика, картонная ко- робка (ловушка для шариков), листы белой бумаги (3 шт), лист копировальной бумаги, линейка с миллиметровыми делениями 40 см. a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh h b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb b Рис. 11 Решение . Жёлоб крепится на штативе в наклонном поло- жении. К жёлобу присоединяется «кривой» участок. Наклон жёлоба выбирается таким, чтобы касательная, проведённая к жёлобу в конце изогнутого участка, принимала горизон- тальное положение. Этот конец изогнутого участка жёлоба располагается на некоторой высоте над столом (рис. 11). Шарики отпускаются в разных местах наклонного участка жёлоба без начальной скорости. Оторвавшись от жёлоба, шарик пролетает перед ударом о стол некоторое расстояние по горизонтали. Места падения шариков фиксируются на Экспериментальные задачи физических олимпиад 63 листах белой бумаги с помощью расположенного сверху ли- ста копировальной бумаги. Для каждой высоты проводится несколько «пусков» шарика. Результаты (длины полётов по горизонтали) усредняются. Скорость, приобретённая центром шарика при скатывании с высоты h , меньше величины √ 2 gh . Это связано с тем, что шарик движется не поступательно, а катится, то есть у него кинетическая энергия связана и с поступательным, и с вращательным движением. Взвешивание—1 Задание : измерьте массу выданного вам предмета. Оборудование : динамометр 0—4 Н, прочная тонкая ка- проновая нить длиной 1 м, миллиметровая бумага, штатив с кронштейнами. Масса предмета больше 1 кг. Можно, например, выдать пластиковую бутылку с насыпанным в неё песком. Решение . Следует прикрепить предмет примерно к сере- дине нити. Один конец нити закрепить на штативе, а за gg g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g Рис. 12 свободный конец нити, сделав на нём предва- рительно петельку, тянуть с помощью дина- мометра горизонтально. При этом предмет не касается стола, а висит рядом с ним. Участок нити, соединяющей динамометр и предмет, должен располагаться параллельно столу, то есть горизонтально (рис. 12). С помощью мил- лиметровой бумаги можно измерить тангенс угла a , который составляет наклонный участок нити с вертикалью. Если динамометр показывает значение силы F , то масса предмета равна M = ( F / g ) tg a . Взвешивание—2 Задание : измерьте массу выданного вам предмета. Оборудование : динамометр 0—4 Н, лёгкая тонкая капро- новая нить длиной 2 м, миллиметровая бумага, два штатива с кронштейнами. Масса предмета меньше 5 г. Можно, например, выдать металлическую скрепку или колпачок от шариковой ручки. |