Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Elasticitate și greutate

Scopul lucrării

Determinarea accelerației centripete a unei mingi în timpul mișcării sale uniforme într-un cerc

Partea teoretică a lucrării

Experimentele sunt efectuate cu un pendul conic: o minge mică suspendată pe un fir se mișcă într-un cerc. În acest caz, firul descrie un con (Fig. 1). Asupra mingii acționează două forțe: gravitația și forța elastică a firului. Ele creează o accelerație centripetă îndreptată radial către centrul cercului. Modulul de accelerație poate fi determinat cinematic. Este egal cu:

Pentru a determina accelerația (a), trebuie să măsurați raza cercului (R) și perioada de revoluție a bilei de-a lungul cercului (T).

Accelerația centripetă poate fi determinată în același mod folosind legile dinamicii.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, Să scriem această ecuație în proiecții pe axele selectate (Fig. 2):

Oh: ;

Oi: ;

Din ecuația în proiecție pe axa Ox, exprimăm rezultatul:

Din ecuația în proiecție pe axa Oy, exprimăm forța elastică:

Atunci rezultatul poate fi exprimat:

si de aici acceleratia: , unde g=9,8 m/s 2

Prin urmare, pentru a determina accelerația, este necesar să se măsoare raza cercului și lungimea firului.

Echipamente

Un trepied cu un cuplaj și un picior, o bandă de măsurat, o minge pe o sfoară, o foaie de hârtie cu un cerc desenat, un ceas cu a doua mână

Progresul lucrărilor

1. Agățați pendulul de piciorul trepiedului.

2. Măsurați raza cercului cu o precizie de 1 mm. (R)

3. Poziționați trepiedul cu pendulul astfel încât prelungirea cablului să treacă prin centrul cercului.

4. Luați firul în punctul de suspendare cu degetele și rotiți pendulul astfel încât bila să descrie un cerc egal cu cel desenat pe hârtie.

6. Determinați înălțimea pendulului conic (h). Pentru a face acest lucru, măsurați distanța verticală de la punctul de suspendare până la centrul mingii.

7. Găsiți modulul de accelerație folosind formulele:

8. Calculați erorile.

Tabel Rezultatele măsurătorilor și calculelor

Calcule

1. Perioada de circulatie: ; T=

2. Accelerația centripetă:

; a 1 =

; a 2 =

Valoarea medie a accelerației centripete:

; a cf =

3. Eroare absolută:

∆a 1 =

∆a 2 =

4. Eroare absolută medie: ; Δa av =

5. Eroare relativă: ;

Concluzie

Înregistrați răspunsurile răspunde la întrebări în propoziții complete

1. Formulați definiția accelerației centripete. Scrieți-l și formula pentru calcularea accelerației atunci când vă deplasați într-un cerc.

2. Formulați a doua lege a lui Newton. Notează-i formula și formularea.

3. Notați definiția și formula de calcul

gravitaţie.

4. Notați definiția și formula de calcul a forței elastice.

MUNCĂ DE LABORATOR 5

Mișcarea unui corp în unghi față de orizontală

Ţintă

Aflați să determinați înălțimea și raza de zbor atunci când mutați un corp cu o viteză inițială îndreptată într-un unghi față de orizont.

Echipamente

Modelul „Mișcarea unui corp aruncat în unghi față de orizontală” în foile de calcul

Partea teoretică

Mișcarea corpurilor într-un unghi față de orizont este o mișcare complexă.

Mișcarea în unghi față de orizont poate fi împărțită în două componente: mișcare uniformă pe orizontală (de-a lungul axei x) și în același timp uniform accelerată, cu accelerația gravitației, pe verticală (de-a lungul axei y). Așa se mișcă un schior când sare de pe o trambulină, un curent de apă dintr-un tun cu apă, obuze de artilerie, aruncă obuze

Ecuațiile mișcării s w:space="720"/>"> Şi

Să scriem în proiecții pe axele x și y:

Spre axa X: S=

Pentru a determina altitudinea de zbor, este necesar să ne amintim că în punctul de vârf al ascensiunii viteza corpului este 0. Apoi se va determina timpul de urcare:

La cădere, trece aceeași perioadă de timp. Prin urmare, timpul de mișcare este definit ca

Apoi, înălțimea de ridicare este determinată de formula:

Și raza de zbor:

Cea mai mare rază de zbor se observă atunci când se deplasează la un unghi de 45 0 față de orizont.

Progresul lucrărilor

1. Notează partea teoretică a lucrării în caietul de lucru și desenează un grafic.

2. Deschideți fișierul „Mișcare în unghi față de orizontală.xls”.

3. În celula B2 introduceți valoarea vitezei inițiale, 15 m/s, iar în celula B4 - unghiul de 15 grade(în celule se introduc doar numere, fără unități de măsură).

4. Luați în considerare rezultatul din grafic. Modificați valoarea vitezei la 25 m/s. Comparați grafice. Ce sa schimbat?

5. Schimbați viteza la 25 m/s și unghiul la –35 grade; 18 m/s, 55 de grade. Examinați graficele.

6. Efectuați calcule formule pentru valorile vitezei și unghiului(după opțiuni):

8. Verificați rezultatele, uitați-vă la grafice. Desenați graficele la scară pe o coală separată A4

Tabel Valorile sinusurilor și cosinusurilor unor unghiuri

Concluzie

Notați răspunsurile la întrebări în propoziții complete

1. De ce valori depinde raza de zbor a unui corp aruncat în unghi față de orizont?

2. Dați exemple de mișcare a corpurilor în unghi față de orizontală.

3. La ce unghi față de orizont este cea mai mare gamă de zbor a unui corp observată la un unghi față de orizont?

LABORATOR 6

„Studiul mișcării unui corp într-un cerc sub acțiunea a două forțe”

Scopul lucrării: determinarea accelerației centripete a unei bile în timpul mișcării sale uniforme într-un cerc.

Echipament: 1. trepied cu cuplaj si picior;

2. banda de masurat;

3. busolă;

4. dinamometru de laborator;

5. cântare cu greutăți;

6. minge pe fir;

7. o bucată de plută cu orificiu;

8. coală de hârtie;

9. riglă.

Comanda de lucru:

1. Determinați masa mingii pe cântar cu o precizie de 1 g.

2. Trecem firul prin orificiu și prindem dopul în piciorul trepiedului (Fig. 1)

3. Desenați un cerc pe o bucată de hârtie, a cărui rază este de aproximativ 20 cm Măsurăm raza cu o precizie de 1 cm.

4. Pozitionam trepiedul cu pendulul astfel incat prelungirea cordonului sa treaca prin centrul cercului.

5. Luând firul cu degetele în punctul de suspendare, rotiți pendulul astfel încât bila să descrie un cerc egal cu cel desenat pe hârtie.

6. Numărăm timpul în care pendulul face, de exemplu, N=50 de rotații. Calculul perioadei de circulație T=

7. Determinați înălțimea pendulului conic Pentru a face acest lucru, măsurați distanța verticală de la centrul mingii până la punctul de suspensie.

8. Aflați modulul de accelerație normală folosind formulele:

a n 1 = a n 2 =

a n 1 = a n 2 =

9. Cu ajutorul unui dinamometru orizontal, tragem mingea la o distanta egala cu raza cercului si masuram modulul componentei F

Apoi calculăm accelerația folosind formula a n 3 = a n 3 =

10. Introducem rezultatele măsurătorilor într-un tabel.

Calculați eroarea relativă de calcul a n 1 și scrieți răspunsul sub forma: a n 1 = a n 1av ± ∆ a n 1av a n 1 =

Trageți o concluzie:

Întrebări de securitate:

1. Ce tip de mișcare este mișcarea unei mingi pe o sfoară în munca de laborator? De ce?

2. Faceți un desen în caiet și indicați corect numele forțelor. Numiți punctele de aplicare a acestor forțe.

3. Ce legi ale mecanicii sunt îndeplinite atunci când corpul se mișcă în această lucrare? Desenați grafic forțele și scrieți corect legile

4. De ce forța elastică F, măsurată experimental, este egală cu forțele rezultante aplicate corpului? Numiți legea.

Știm din manual (pag. 15-16) că, cu mișcare uniformă într-un cerc, viteza unei particule nu se schimbă în mărime. De fapt, din punct de vedere fizic, această mișcare este accelerată, deoarece direcția vitezei se schimbă continuu în timp. În acest caz, viteza în fiecare punct este practic direcționată de-a lungul unei tangente (Fig. 9 din manualul de la pagina 16). În acest caz, accelerația caracterizează viteza de schimbare a direcției vitezei. Este întotdeauna îndreptată spre centrul cercului de-a lungul căruia se mișcă particula. Din acest motiv, se numește în mod obișnuit accelerație centripetă.

Această accelerație poate fi calculată folosind formula:

Viteza de mișcare a unui corp într-un cerc este caracterizată de numărul de rotații complete făcute pe unitatea de timp. Acest număr se numește viteza de rotație. Dacă un corp face v rotații pe secundă, atunci timpul necesar pentru a finaliza o rotație este

secunde Acest timp se numește perioadă de rotație

Pentru a calcula viteza de mișcare a unui corp într-un cerc, aveți nevoie de calea parcursă de corp într-o singură rotație (este egală cu lungimea

cerc) împărțit la punct:

în această lucrare noi

Vom observa mișcarea unei mingi suspendate pe un fir și care se mișcă în cerc.

Un exemplu al muncii depuse.

.

euEtapa pregătitoare

Figura prezintă o diagramă schematică a unui leagăn cunoscut sub numele de pas uriaș. Găsiți forța centripetă, raza, accelerația și viteza de rotație a persoanei aflate în leagăn în jurul stâlpului. Lungimea frânghiei este de 5 m, masa persoanei este de 70 kg. Stâlpul și frânghia formează un unghi de 300 la întoarcere Determinați perioada dacă frecvența de rotație a leagănului este de 15 min-1.

Sugestie: Un corp care se mișcă într-un cerc este acționat de forța gravitațională și de forța elastică a frânghiei. Rezultatul lor conferă corpului accelerație centripetă.

Introduceți rezultatele calculului în tabel:

Timp de circulație, s

Viteză

Perioada de circulație, s

Raza de circulație, m

Greutatea corporală, kg

forța centripetă, N

viteza de circulatie, m/s

accelerația centripetă, m/s2

II. Scena principală

Scopul lucrării:

Dispozitive și materiale:

1. Înainte de experiment, atârnă o încărcătură, cântărită anterior pe o cântar, pe un fir de pe piciorul trepiedului.

2. Sub greutatea agățată, așezați o foaie de hârtie pe care este desenat un cerc cu o rază de 15-20 cm Așezați centrul cercului pe un fir care trece prin punctul de suspendare al pendulului.

3. În punctul de suspendare, luați firul cu două degete și aduceți cu grijă pendulul în rotație, astfel încât raza de rotație a pendulului să coincidă cu raza cercului desenat.

4. Setați pendulul în rotație și, numărând numărul de rotații, măsurați timpul în care au avut loc aceste rotații.

5. Scrie rezultatele măsurătorilor și calculelor într-un tabel.

6. Forța rezultantă a gravitației și forța elastică, găsite în timpul experimentului, se calculează din parametrii mișcării circulare a sarcinii.

Pe de altă parte, forța centripetă poate fi determinată din proporție

Aici masa și raza sunt deja cunoscute din măsurători anterioare, iar pentru a determina forța centrifugă în al doilea mod, este necesar să se măsoare înălțimea punctului de suspensie deasupra bilei care se rotește. Pentru a face acest lucru, trageți mingea la o distanță egală cu raza de rotație și măsurați distanța verticală de la minge la punctul de suspensie.

7. Comparați rezultatele obținute prin două metode diferite și trageți o concluzie.

IIIEtapa de control

Dacă acasă nu există cântare, scopul lucrării și echipamentul pot fi schimbate.

Scopul lucrării: măsurarea vitezei liniare și a accelerației centripete în timpul mișcării circulare uniforme

Dispozitive și materiale:

1. Luați un ac cu fir dublu de 20-30 cm lungime. Înfigeți vârful acului într-o gumă, o ceapă mică sau o minge de plastilină. Vei primi un pendul.

2. Ridicați pendulul de capătul liber al firului deasupra unei foi de hârtie care se află pe masă și aduceți-l în rotație uniformă de-a lungul cercului reprezentat pe foaia de hârtie. Măsurați raza cercului de-a lungul căruia se mișcă pendulul.

3. Obține o rotație stabilă a mingii de-a lungul unei anumite traiectorii și folosește un ceas cu anunțul secund pentru a înregistra timpul pentru 30 de rotații ale pendulului. Folosind formule cunoscute, calculați modulele vitezei liniare și ale accelerației centripete.

4. Faceți un tabel pentru a înregistra rezultatele și completați-l.

Literatura folosita:

1. Cursuri frontale de laborator de fizică în liceu. Un manual pentru profesori, editat. Ed. al 2-lea. - M., „Iluminismul”, 1974

2. Munca Shilov la școală și acasă: mecanică - M.: „Prosveshcheniye”, 2007

Pentru clasa a IX-a (I.K.Kikoin, A.K.Kikoin, 1999),
sarcină №5
la capitolul " LUCRĂRI DE LABORATOR».

Scopul lucrării: a se asigura că atunci când un corp se mișcă în cerc sub acțiunea mai multor forțe, rezultanta lor este egală cu produsul dintre masa corporală și accelerație: F = ma. Pentru aceasta se folosește un pendul conic (Fig. 178, a).

Pe un corp atașat de un fir (în lucru, aceasta este o încărcătură de

stabilite în mecanică) acționează forța gravitațională F 1 și forța elastică F 2. Rezultanta lor este egală cu

Forța F conferă sarcinii accelerație centripetă

(r este raza cercului de-a lungul căruia se mișcă sarcina, T este perioada revoluției sale).

Pentru a afla perioada, este convenabil să se măsoare timpul t al unui anumit număr N de rotații. Atunci T =

Modulul rezultantei F a forțelor F 1 și F 2 poate fi măsurat prin compensarea acestuia cu forța elastică F a arcului de comandă al dinamometrului așa cum se arată în Figura 178, b.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton,

La înlocuirea în

aceasta este egalitatea valorilor obținute experimental F ynp , m și a se poate dovedi că partea stângă a acestei egalități diferă de unitate. Acest lucru ne permite să estimăm eroarea experimentului.

Instrumente de măsură: 1) riglă cu diviziuni milimetrice; 2) un ceas cu a doua a doua; 3) dinamometru.

Materiale: 1) trepied cu cuplaj si inel; 2) fir puternic; 3) o foaie de hârtie cu un cerc desenat cu o rază de 15 cm; 4) greutatea din setul mecanic.

Comanda de lucru

1. Leagă un fir de aproximativ 45 cm lungime de o greutate și atârnă-l de inelul trepiedului.

2. Unul dintre elevi apucă firul în punctul de suspendare cu două degete și rotește pendulul.

3. Pentru al doilea elev, folosiți o bandă pentru a măsura raza r a cercului de-a lungul căruia se mișcă sarcina. (Puteți desena un cerc în avans pe hârtie și puneți pendulul în mișcare de-a lungul acestui cerc.)

4. Determinați perioada T de rotație a pendulului cu ajutorul unui ceas cu anunțul secundelor.

Pentru a face acest lucru, elevul, rotind pendulul, în timp cu revoluțiile sale, spune cu voce tare: zero, zero etc. Al doilea elev cu un ceas în mâini, după ce a prins momentul convenabil în mâna a doua pentru a începe numărarea, spune: „zero”, după care primul elev numără cu voce tare numărul de revoluții. După numărarea a 30-40 de rotații, se înregistrează intervalul de timp t. Experimentul se repetă de cinci ori.

5. Calculați valoarea medie a accelerației folosind formula (1), ținând cont că, cu o eroare relativă de cel mult 0,015 putem presupune π 2 = 10.

6. Măsurați modulul rezultantei F, echilibrându-l cu forța elastică a arcului dinamometrului (vezi Fig. 178, b).

7. Introduceți rezultatele măsurătorii în tabel:

8. Comparați atitudinea

cu unitate și trageți o concluzie despre eroarea în verificarea experimentală pe care accelerația centripetă o conferă corpului este suma vectorială a forțelor care acționează asupra acestuia.

O sarcină din setul mecanic, suspendată pe un filet fixat în punctul de sus, se deplasează în plan orizontal de-a lungul unui cerc cu raza r sub acțiunea a două forțe:

gravitaţie

și forța elastică N.

Rezultanta acestor două forțe F este îndreptată orizontal spre centrul cercului și conferă sarcinii accelerație centripetă.

T este perioada de circulație a sarcinii într-un cerc. Se poate calcula calculând timpul în care sarcina face un anumit număr de rotații complete

Să calculăm accelerația centripetă folosind formula

Acum, dacă luați un dinamometru și îl atașați la o sarcină, așa cum se arată în figură, puteți determina forța F (rezultanta forțelor mg și N.

Dacă sarcina este deviată de la verticală cu o distanță r, ca atunci când se mișcă într-un cerc, atunci forța F este egală cu forța care a făcut ca sarcina să se miște într-un cerc. Avem posibilitatea de a compara valoarea forței F obținută prin măsurare directă și forța ma calculată din rezultatele măsurătorilor indirecte și

compara atitudinea

cu unul. Pentru ca raza cercului de-a lungul caruia se misca sarcina sa se modifice mai lent datorita influentei rezistentei aerului si aceasta modificare sa aiba un usor efect asupra masuratorilor, ar trebui sa fie aleasa mica (aproximativ 0,05 ~ 0,1 m).

A face treaba

Calcule

Estimarea erorilor. Precizia măsurării: riglă -

cronometru

dinamometru

Să calculăm eroarea în determinarea perioadei (presupunând că numărul n este determinat exact):

Calculăm eroarea în determinarea accelerației ca:

Eroare de determinare ma

(7%), adică

Pe de altă parte, am măsurat forța F cu următoarea eroare:

Această eroare de măsurare este, desigur, foarte mare. Măsurătorile cu astfel de erori sunt potrivite doar pentru estimări aproximative. Aceasta arată că raportul de abatere

de la unul poate fi semnificativ atunci când folosim metodele de măsurare pe care le-am folosit *.

1 * Deci nu ar trebui să vă fie rușine dacă acest laborator implică

va fi diferit de unitate. Doar evaluați cu atenție toate erorile de măsurare și trageți concluzia potrivită.