Лабораторная работа по физике "Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести"

Лабораторная работа №4

Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести

Цель работы: убедиться в том, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их равнодействующая равна произведению массы тела на ускорение: . Для этого используется конический маятник (рис. а). На прикрепленное к нити тело (им в работе является груз из набора по механике) действуют сила тяжести  и сила упругости . Их равнодействующая равна: .

Сила  и сообщает грузу центростремительное ускорение:  (r – радиус окружности, по которой движется груз, Т – период его обращения).

Для нахождения периода удобно измерить время t определенного числа N оборотов. Тогда  и  (1). Модуль равнодействующей  сил  и  можно измерить, скомпенсировав ее силой упругости  пружины динамометра так, как это показано на рисунке б.

Согласно второму закону Ньютона, . При подстановке в это равенство полученных в опыте значений , m и a может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. Это и позволяет оценить погрешность эксперимента.

Средства измерения:

1.      линейка с миллиметровыми делениями;

2.      часы с секундной стрелкой;

3.      динамометр.

Материалы:

1.      лист бумаги с начерченной окружностью радиусом  15 см;

2.      прочная нить;

3.      штатив с муфтой и кольцом;

4.      груз из набора по механике.

Ход работы:

1.      Нить длиной около 45 см привяжите к грузу и подвесьте к кольцу штатива.

2.      Одному из учащихся взяться двумя пальцами за нить у точки подвеса и привести во вращение маятник.

3.      Второму учащемуся измерить лентой радиус r окружности, по которой движется груз. (Окружность можно начертить заранее на бумаге и по этой окружности привести в движение маятник).

4.      Определите период Т обращения маятника при помощи часов с секундной стрелкой.

Для этого учащийся, вращающий маятник, в такт с его оборотами произносит вслух: нуль, нуль и т.д. Второй учащийся с часами в руках, уловив по секундной стрелке удобный момент для начала отсчета, произносит: «нуль», после чего первый вслух считает число оборотов. Отсчитав 30-40 оборотов, фиксирует промежуток времени t. Опыт повторяется пять раз.

5.      Рассчитайте среднее значение ускорения по формуле (1), учитывая, что с относительной погрешностью не более 0,015 можно считать .

6.      Измерьте модуль равнодействующей , уравновесив ее силой упругости пружины динамометра (см. рис. б).

7.      Результаты измерений занесите в таблицу:

Номер опыта	t, с	tср, с	N	m, кг	r, м	a,	, Н

8.      Сравните отношение  с единицей и сделайте вывод о погрешности экспериментальной проверки того, что центростремительное ускорение сообщает телу векторная сумма действующих на него сил.

Краткое описание документа:

Лабораторная работа №4 Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести

Цель работы: убедиться в том, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их равнодействующая равна произведению массы тела на ускорение.

Средства измерения:

1. линейка с миллиметровыми делениями;
2. часы с секундной стрелкой;
3. динамометр.

Материалы:

1. лист бумаги с начерченной окружностью радиусом 15 см;
2. прочная нить;
3. штатив с муфтой и кольцом;
4. груз из набора по механике.