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Elasticità e pesantezza

Scopo del lavoro

Determinazione dell'accelerazione centripeta di una palla durante il suo moto circolare uniforme

Parte teorica del lavoro

Gli esperimenti vengono condotti con un pendolo conico: una pallina sospesa su un filo si muove in circolo. In questo caso il filo descrive un cono (Fig. 1). Sulla pallina agiscono due forze: la gravità e la forza elastica del filo. Creano un'accelerazione centripeta diretta radialmente verso il centro del cerchio. Il modulo di accelerazione può essere determinato cinematicamente. È uguale a:

Per determinare l'accelerazione (a), è necessario misurare il raggio del cerchio (R) e il periodo di rivoluzione della palla lungo il cerchio (T).

L'accelerazione centripeta può essere determinata allo stesso modo utilizzando le leggi della dinamica.

Secondo la seconda legge di Newton, Scriviamo questa equazione in proiezioni sugli assi selezionati (Fig. 2):

OH: ;

Ehi: ;

Dall'equazione in proiezione sull'asse del Bue esprimiamo la risultante:

Dall'equazione in proiezione sull'asse Oy esprimiamo la forza elastica:

Quindi la risultante può essere espressa:

e quindi l'accelerazione: , dove g=9,8 m/s 2

Pertanto, per determinare l'accelerazione, è necessario misurare il raggio del cerchio e la lunghezza del filo.

Attrezzatura

Un treppiede con un attacco e un piede, un metro a nastro, una palla su una corda, un foglio di carta con un cerchio disegnato, un orologio con la lancetta dei secondi

Avanzamento lavori

1. Appendere il pendolo alla gamba del treppiede.

2. Misurare il raggio del cerchio con una precisione di 1 mm. (R)

3. Posizionare il treppiede con il pendolo in modo che l'estensione della corda passi attraverso il centro del cerchio.

4. Prendi il filo nel punto di sospensione con le dita e ruota il pendolo in modo che la pallina descriva un cerchio uguale a quello disegnato sulla carta.

6. Determinare l'altezza del pendolo conico (h). Per fare ciò, misurare la distanza verticale dal punto di sospensione al centro della palla.

7. Trova il modulo di accelerazione utilizzando le formule:

8. Calcola gli errori.

Tabella Risultati di misurazioni e calcoli

Calcoli

1. Periodo di circolazione: ; T=

2. Accelerazione centripeta:

; un 1 =

; un 2 =

Valore medio dell'accelerazione centripeta:

; e av =

3. Errore assoluto:

∆a1 =

∆a2 =

4. Errore assoluto medio: ; Δaav =

5. Errore relativo: ;

Conclusione

Registra le risposte rispondere alle domande con frasi complete

1. Formulare la definizione di accelerazione centripeta. Annotalo e la formula per calcolare l'accelerazione quando ti muovi in ​​​​un cerchio.

2. Formulare la seconda legge di Newton. Annotarne la formula e il testo.

3. Annotare la definizione e la formula per il calcolo

gravità.

4. Annotare la definizione e la formula per il calcolo della forza elastica.

LAVORO DI LABORATORIO 5

Movimento di un corpo ad angolo rispetto all'orizzontale

Bersaglio

Impara a determinare l'altezza e la portata del volo quando muovi un corpo con una velocità iniziale diretta ad angolo rispetto all'orizzonte.

Attrezzatura

Modello "Moto di un corpo lanciato obliquamente rispetto all'orizzontale" in fogli di calcolo

Parte teorica

Il movimento dei corpi ad angolo rispetto all'orizzonte è un movimento complesso.

Il movimento ad angolo rispetto all'orizzonte può essere diviso in due componenti: movimento uniforme orizzontalmente (lungo l'asse x) e allo stesso tempo uniformemente accelerato, con l'accelerazione di gravità, verticalmente (lungo l'asse y). Ecco come si muove uno sciatore quando salta da un trampolino, un flusso d'acqua da un cannone ad acqua, proiettili di artiglieria, lancia proiettili

Equazioni del moto s w:space="720"/>"> E

Scriviamo in proiezioni sugli assi xey:

All'asse X: S=

Per determinare l'altitudine di volo è necessario ricordare che nel punto più alto della risalita la velocità corporea è pari a 0. Successivamente verrà determinato il tempo di risalita:

Quando si cade, passa lo stesso tempo. Pertanto, il tempo di movimento è definito come

Quindi l'altezza di sollevamento è determinata dalla formula:

E l'autonomia di volo:

La massima autonomia di volo si osserva quando ci si sposta con un angolo di 45 0 rispetto all'orizzonte.

Avanzamento lavori

1. Annota la parte teorica del lavoro nella tua cartella di lavoro e disegna un grafico.

2. Aprire il file “Movimento ad angolo rispetto all'orizzontale.xls”.

3. Nella cella B2 inserisci il valore della velocità iniziale, 15 m/s, e nella cella B4 - l'angolo di 15 gradi(nelle celle vengono inseriti solo numeri, senza unità di misura).

4. Considera il risultato sul grafico. Modificare il valore della velocità a 25 m/s. Confronta i grafici. Cosa è cambiato?

5. Modificare i valori di velocità a 25 m/s e l'angolo a –35 gradi; 18 m/s, 55 gradi. Rivedi i grafici.

6. Esegui calcoli con formule per i valori di velocità e angolo(secondo le opzioni):

8. Controlla i tuoi risultati, guarda i grafici. Disegna i grafici in scala su un foglio A4 separato

Tabella Valori di seni e coseni di alcuni angoli

Conclusione

Scrivi le risposte alle domande in frasi complete

1. Da quali valori dipende la portata di volo di un corpo lanciato ad angolo rispetto all'orizzonte?

2. Fornisci esempi del movimento dei corpi ad angolo rispetto all'orizzontale.

3. A quale angolo rispetto all'orizzonte si osserva la massima autonomia di volo di un corpo rispetto ad un angolo rispetto all'orizzonte?

LABORATORIO 6

Sappiamo dal libro di testo (pagg. 15-16) che con il movimento uniforme in un cerchio, la velocità di una particella non cambia di grandezza. Infatti, da un punto di vista fisico, questo movimento è accelerato, poiché la direzione della velocità cambia continuamente nel tempo. In questo caso, la velocità in ogni punto è praticamente diretta lungo una tangente (Fig. 9 nel libro di testo a pagina 16). In questo caso, l'accelerazione caratterizza la velocità di cambiamento nella direzione della velocità. È sempre diretto verso il centro del cerchio lungo il quale si muove la particella. Per questo motivo viene comunemente chiamata accelerazione centripeta.

Questa accelerazione può essere calcolata utilizzando la formula:

La velocità del movimento di un corpo in un cerchio è caratterizzata dal numero di rivoluzioni complete effettuate nell'unità di tempo. Questo numero è chiamato velocità di rotazione. Se un corpo compie v rivoluzioni al secondo, il tempo necessario per completare una rivoluzione è

secondi Questo periodo è chiamato periodo di rotazione

Per calcolare la velocità del movimento di un corpo in un cerchio, è necessario il percorso percorso dal corpo in un giro (è uguale alla lunghezza

cerchio) diviso per periodo:

in questo lavoro noi

Osserveremo il movimento di una palla sospesa su un filo e che si muove in cerchio.

Un esempio del lavoro svolto.

Lavoro di laboratorio n. 4 in fisica, grado 9 (risposte) - Studio del movimento di un corpo in un cerchio

3. Calcolare e inserire nella tabella il valore medio del periodo di tempo , durante il quale la palla compie N = 10 rivoluzioni.

4. Calcolare e inserire nella tabella il valore medio del periodo di rotazione palla.

5. Utilizzando la formula (4), determinare e inserire nella tabella il valore medio del modulo di accelerazione.

6. Utilizzando le formule (1) e (2), determinare e inserire nella tabella il valore medio dei moduli di velocità angolare e lineare.

7. Calcolare il valore massimo dell'errore casuale assoluto nella misurazione dell'intervallo di tempo t.

8. Determinare l'errore sistematico assoluto del periodo di tempo t.

9. Calcolare l'errore assoluto della misurazione diretta dell'intervallo di tempo t.

10. Calcolare l'errore relativo della misurazione diretta dell'intervallo di tempo.

11. Annotare il risultato della misurazione diretta di un periodo di tempo sotto forma di intervallo.

Rispondi alle domande di sicurezza

1. Come cambierà la velocità lineare della palla quando ruota in modo uniforme rispetto al centro del cerchio?

La velocità lineare è caratterizzata da direzione e grandezza (modulo). Il modulo è una quantità costante, ma la direzione durante tale movimento può cambiare.

2. Come dimostrare la relazione v = ωR?

Poiché v = 1/T, la relazione tra la frequenza ciclica e il periodo è 2π = VT, da cui V = 2πR. La relazione tra velocità lineare e velocità angolare è 2πR = VT, quindi V = 2πr/T. (R - raggio del descritto, r - raggio dell'inscritto)

3. In che modo il periodo di rotazione T della palla dipende dall'entità della sua velocità lineare?

Più alto è l'indicatore di velocità, più basso è l'indicatore del periodo.

Conclusioni: ho imparato a determinare il periodo di rotazione, i moduli, l'accelerazione centripeta, le velocità angolari e lineari durante la rotazione uniforme di un corpo e a calcolare gli errori assoluti e relativi delle misurazioni dirette del periodo di tempo del movimento del corpo.

Compito eccellente

Determinare l'accelerazione di un punto materiale durante la sua rotazione uniforme, se in Δt = 1 s ha percorso 1/6 della circonferenza, avente modulo lineare di velocità v = 10 m/s.

Circonferenza:

S = 10 ⋅ 1 = 10 m
l = 10⋅ 6 = 60 m

Raggio del cerchio:

r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 m

Accelerazione:

a = v2/r
a = 100 2 /10 = 10 m/s 2.

“Studio del moto di un corpo circolare sotto l’azione di due forze”

Scopo del lavoro: determinazione dell'accelerazione centripeta di una palla durante il suo moto uniforme su una circonferenza.

Attrezzatura: 1. treppiede con attacco e piede;

2. metro a nastro;

3. bussola;

4. dinamometro da laboratorio;

5. bilancia con pesi;

6. palla su un filo;

7. un pezzo di sughero con un buco;

8. foglio di carta;

9. righello.

Ordine di lavoro:

1. Determina la massa della palla sulla bilancia con una precisione di 1 g.

2. Passiamo il filo attraverso il foro e fissiamo la spina nel piede del treppiede (Fig. 1)

3. Disegna un cerchio su un pezzo di carta, il cui raggio è di circa 20 cm Misuriamo il raggio con una precisione di 1 cm.

4. Posizioniamo il treppiede con il pendolo in modo che il prolungamento della corda passi per il centro del cerchio.

5. Prendendo il filo con le dita nel punto di sospensione, ruotare il pendolo in modo che la pallina descriva un cerchio uguale a quello disegnato sulla carta.

6. Contiamo il tempo durante il quale il pendolo compie, ad esempio, N=50 rivoluzioni. Calcolo del periodo di circolazione T=

7. Determinare l'altezza del pendolo conico Per fare ciò, misurare la distanza verticale dal centro della sfera al punto di sospensione.

8. Trova il modulo di accelerazione normale utilizzando le formule:

un n 1 = un n 2 =

un n 1 = un n 2 =

9. Usando un dinamometro orizzontale, tiriamo la palla ad una distanza pari al raggio del cerchio e misuriamo il modulo della componente F

Quindi calcoliamo l'accelerazione utilizzando la formula un n3 = un n3 =

10. Inseriamo i risultati della misurazione in una tabella.

Calcola il relativo errore di calcolo a n 1 e scrivi la risposta nella forma: un n 1 = un n 1av ± ∆ un n 1av un n 1 =

Trarre una conclusione:

Domande di sicurezza:

1. Che tipo di movimento è il movimento di una palla su una corda nel lavoro di laboratorio? Perché?

2. Fai un disegno sul tuo quaderno e indica correttamente i nomi delle forze. Nomina i punti di applicazione di queste forze.

3. Quali leggi della meccanica vengono soddisfatte quando il corpo si muove in questo lavoro? Disegna graficamente le forze e scrivi correttamente le leggi

4. Perché la forza elastica F, misurata sperimentalmente, è uguale alle forze risultanti applicate al corpo? Dai un nome alla legge.

Lo studio del movimento di un corpo in un cerchio sotto l'influenza di elasticità e gravità.

Scopo del lavoro: determinazione dell'accelerazione centripeta di una palla durante il suo moto uniforme in un cerchio.

Attrezzatura: treppiede con attacco e piede, metro a nastro, bussola, dinamometro da laboratorio, bilancia con pesi, palla su filo, pezzo di sughero con foro, foglio di carta, righello.

1. Portiamo in rotazione il carico lungo una circonferenza disegnata di raggio R= 20 cm Misuriamo il raggio con una precisione di 1 cm Misuriamo il tempo t durante il quale il corpo farà N=30 rivoluzioni.

2. Determinare l'altezza verticale h del pendolo conico dal centro della sfera al punto di sospensione. h=60,0 +- 1 cm.

3. Tiriamo la palla con un dinamometro posizionato orizzontalmente a una distanza pari al raggio del cerchio e misuriamo il modulo del componente F1 F1 = 0,12 N, la massa della palla m = 30 g + - 1 g.

4. Inseriamo i risultati della misurazione in una tabella.

5.Calcola un utilizzando le formule riportate nella tabella.

6.Il risultato del calcolo viene inserito nella tabella.

Conclusione: confrontando i tre valori ottenuti del modulo di accelerazione centripeta, siamo convinti che siano approssimativamente gli stessi. Ciò conferma la correttezza delle nostre misurazioni.