.

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

„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.

Nr. 1. Studiul mișcării corpului în cerc

Scopul lucrării

Determinați accelerația centripetă a mingii când se mișcă uniform într-un cerc.

Partea teoretică

Experimentele sunt efectuate cu un pendul conic. O bilă mică se mișcă într-un cerc cu raza R. În acest caz, firul AB, de care este atașată bila, descrie suprafața unui con circular drept. Din relațiile cinematice rezultă că an = ω 2 R = 4π 2 R/T 2.

Asupra mingii acţionează două forţe: forţa gravitaţiei m şi forţa de întindere a firului (Fig. L.2, a). Conform celei de-a doua legi a lui Newton, m = m +. După ce a descompus forța în componentele 1 și 2, îndreptate radial spre centrul cercului și vertical în sus, scriem a doua lege a lui Newton după cum urmează: m = m + 1 + 2. Atunci putem scrie: ma n = F 1. Prin urmare a n = F 1 /m.

Modulul componentei F 1 poate fi determinat folosind asemănarea triunghiurilor OAB și F 1 FB: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Prin urmare, F1 = mgR/h și a n = gR/h.

Să comparăm toate cele trei expresii pentru un n:

și n = 4 π 2 R/T 2 și n = gR/h și n = F 1 /m

și asigurați-vă că valorile numerice ale accelerației centripete obținute prin cele trei metode sunt aproximativ aceleași.

Echipamente

Un trepied cu cuplaj și picior, o bandă de măsurare, o busolă, un dinamometru de laborator, o cântar cu greutăți, o minge pe sfoară, o bucată de plută cu gaură, o foaie de hârtie, o riglă.

Comanda de lucru

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

2. Treceți firul prin orificiul ștecherului și fixați ștecherul în piciorul trepiedului (Fig. L.2, b).

3. Desenați un cerc pe o bucată de hârtie cu o rază de aproximativ 20 cm. Măsurați raza cu cel mai apropiat 1 cm.

4. Poziționați trepiedul cu pendulul astfel încât continuarea firului să treacă prin centrul cercului.

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

6. Numărați timpul în care pendulul face un număr dat (de exemplu, în intervalul de la 30 la 60) rotații.

7. Determinați înălțimea pendulului conic. Pentru a face acest lucru, măsurați distanța verticală de la centrul mingii la punctul de suspensie (presupunem h ≈ l).

9. Trageți mingea cu un dinamometru orizontal la o distanță egală cu raza cercului și măsurați modulul componentei 1.

Apoi calculați accelerația folosind formula

Comparând cele trei valori obținute ale modulului de accelerație centripetă, suntem convinși că sunt aproximativ aceleași.

Data__________ FI____________________________________________________ Clasa 10_____

Lucrare de laborator nr. 1 pe tema:

„STUDIAREA MIȘCĂRII CIRCULARE A UNUI CORP SUB INFLUENȚA ELASTICITĂȚII ȘI A FORȚELOR DE GRAVITATE.”

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

Echipament: trepied cu cuplaj si picior, banda de masurat, busola, dinamometru

laborator, cântare cu greutăți, greutate pe sfoară, foaie de hârtie, riglă, plută.

Partea teoretică a lucrării.

Experimentele sunt efectuate cu un pendul conic. O bilă mică se mișcă de-a lungul unui cerc cu raza R. În acest caz, firul AB, de care este atașată bila, descrie suprafața unui con circular drept. Există două forțe care acționează asupra mingii: gravitația
și tensiunea firului (Fig. a). Ele creează accelerație centripetă , îndreptată radial spre centrul cercului. Modulul de accelerație poate fi determinat cinematic. Este egal cu:

.

Pentru a determina accelerația, este necesar să se măsoare raza cercului și perioada de revoluție a mingii de-a lungul cercului.

Accelerația centripetă (normală) poate fi determinată și folosind legile dinamicii.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton
. Să distrugem puterea în componente Şi , îndreptată radial spre centrul cercului și vertical în sus.

Atunci a doua lege a lui Newton va fi scrisă după cum urmează:

.

Alegem direcția axelor de coordonate așa cum se arată în figura b. În proiecțiile pe axa O 1 y, ecuația de mișcare a bilei va lua forma: 0 = F 2 - mg. De aici F 2 = mg: component echilibrează gravitația
, acționând asupra mingii.

Să scriem a doua lege a lui Newton în proiecții pe axa O 1 x: om = F 1 . De aici
.

Modulul componentei F1 poate fi determinat în diferite moduri. În primul rând, acest lucru se poate face din similitudinea triunghiurilor OAB și FBF 1:

.

De aici
Şi
.

În al doilea rând, modulul componentei F1 poate fi măsurat direct cu un dinamometru. Pentru a face acest lucru, tragem mingea cu un dinamometru situat orizontal la o distanță egală cu raza R a cercului (Fig. c) și determinăm citirea dinamometrului. În acest caz, forța elastică a arcului echilibrează componenta .

Să comparăm toate cele trei expresii pentru un n:

,
,
și asigurați-vă că sunt aproape unul de celălalt.

Progresul lucrărilor.

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

2. Fixați mingea suspendată pe un fir în piciorul trepiedului folosind o bucată de plută.

3 . Desenați un cerc cu o rază de 20 cm pe o bucată de hârtie (R= 20 cm = ________ m).

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

5 . Luând firul cu degetele în punctul de suspendare, puneți pendulul în mișcare de rotație

deasupra unei foi de hârtie astfel încât bila să descrie același cerc ca cel desenat pe hârtie.

6. Numărăm timpul în care pendulul face 50 de rotații complete (N = 50).

7. Calculați perioada de rotație a pendulului folosind formula: T = t / N.

8 . Calculați valoarea accelerației centripete folosind formula (1):

=

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

10 . Calculați valoarea accelerației centripete folosind formula (2):

=

11. Trageți mingea cu un dinamometru orizontal la o distanță egală cu raza cercului și măsurați modulul componentei .

Apoi calculăm accelerația folosind formula (3): =

12. Rezultatele măsurătorilor și calculelor sunt introduse în tabel.

13 . Comparați cele trei valori obținute ale modulului de accelerație centripetă.

__________________________________________________________________________ CONCLUZIE:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

În plus:

Aflați eroarea relativă și absolută a măsurării indirecte a c (1) și (3):

Formula (1). ________ ; Δa c = · a c = ________;

Formula (3). _________; Δa c = · a c = _______.

Studiul mișcării unui corp într-un cerc sub influența elasticității și gravitației.

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

Echipament: un trepied cu cuplaj și picior, o bandă de măsurat, o busolă, un dinamometru de laborator, un cântar cu greutăți, o minge pe sfoară, o bucată de plută cu gaură, o foaie de hârtie, o riglă.

1. Să aducem sarcina în rotație de-a lungul unui cerc trasat cu raza R= 20 cm Măsurăm raza cu o precizie de 1 cm. Să măsurăm timpul t în care corpul va face N=30 de rotații.

2. Determinați înălțimea verticală h a pendulului conic de la centrul mingii până la punctul de suspensie. h=60,0 +- 1 cm.

3. Tragem mingea cu un dinamometru orizontal la o distanta egala cu raza cercului si masuram modulul componentei F1 F1 = 0,12 N, masa bilei m = 30 g + - 1 g.

4. Introducem rezultatele măsurătorilor într-un tabel.

5.Calculați un folosind formulele date în tabel.

6. Rezultatul calculului este introdus în tabel.

Concluzie: comparând cele trei valori obținute ale modulului de accelerație centripetă, suntem convinși că sunt aproximativ aceleași. Acest lucru confirmă corectitudinea măsurătorilor noastre.