Лабораторная работа Изучение прямолинейного движения тел на машине Атвуда 2
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Федеральное Агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по курсу "Общая физика"
ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ
НА МАШИНЕ АТВУДА
Преподаватель Студент группы
___________ /________ / __________ / ___________ /
___________200_ г. 08 июля 2009 г.
2009
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение закона прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения с помощью машины Атвуда.
2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Схема экспериментальной установки на основе машины Атвуда приведена на рис.2.1.
На вертикальной стойке 1 крепится легкий блок 2, через который перекинута нить 3 с грузами 4 одинаковой массы. В верхней части стойки расположен электромагнит, который может удерживать блок, не давая ему вращаться. На среднем кронштейне 5 закреплен фотодатчик 6. На корпусе среднего кронштейна имеется риска, совпадающая с оптической осью фотодатчика. Средний кронштейн имеет возможность свободного перемещения и фиксации на вертикальной стойке. На вертикальной стойке укреплена миллиметровая линейка 7, по которой определяют начальное и конечное положения грузов. Начальное положение определяют по нижнему срезу груза, а конечное - по риске на корпусе среднего кронштейна.
Миллисекундомер 8 представляет собой прибор с цифровой индикацией времени. Регулировочные опоры 9 используют для регулировки положения экспериментальной установки на лабораторном столе.9
Принцип работы машины Атвуда заключается в том, что когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, то система находится в положении безразличного равновесия. Если на правый груз положить перегрузок, то система грузов выйдет из состояния равновесия и начнет двигаться.
3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
(3.1) где, s- путь пройденный телом
a- ускорение тела
t- время движения груза
(3.2) где, σ(t2)- относительная погрешность t2
(3.3) где, - относительная погрешность
(3.4) где, -стандартная погрешность t
(3.5)
где, - случайная погрешность t
(3.6) где, - суммарная погрешность t
(3.7) где, - относительная погрешность a,при и
Δ(a)=ε(a)*a (3.8)
где, Δ(a) – абсолютная погрешность a
(3.9)
где, k- угловой коэффициент
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.
Измеренные значения и результаты их обработки приведены в таблице.
Таблица (4.1)
Результаты прямых и косвенных измерений
| | S1 = 30 , см | S2 =25, см | S3 = 20 , см | S4 =15 , см | S5 = 10, см | |||||
| Номер измерения | =5,477 , см1/2 | =5, см1/2 | =4,472 , см1/2 | =3,87 , см1/2 | = 3,16 , см1/2 | |||||
| | t, c | t2, c2 | t, c | t2, c2 | t, c | t2, c2 | t, c | t2, c2 | t, c | t2, c2 |
| 1 | 4,39 | 19,28 | 4,04 | 16,32 | 3,83 | 14,07 | 3,20 | 10,24 | 2,70 | 7,33 |
| 2 | 4,68 | 21,92 | 4,29 | 18,44 | 3,66 | 13,39 | 3,31 | 10,98 | 2,54 | 6,49 |
| 3 | 4,72 | 22,32 | 4,02 | 16,2 | 3,77 | 14,22 | 3,14 | 9,89 | 2,54 | 6,47 |
| 4 | 4,38 | 19,23 | 4,08 | 16,68 | 3,85 | 14,84 | 3,30 | 10,93 | 2,50 | 6,26 |
| 5 | 4,65 | 21,68 | 4 | 16 | 3,68 | 13,54 | 3,21 | 10,33 | 2,6 | 7,02 |
| < t >, c | 4,55 | 4,14 | 3,75 | 3,23 | 2,6 | |||||
| < t2 >, c2 | 20,77 | 17,22 | 14,76 | 10,43 | 6,79 | |||||
м/с2
м1/2
=0.072 с
с
с
0.6643 с2
Δ(a)=0.149*2.88=0.429
Таблица (4,2)
Рассчитанные погрешности
| Время\Погрешности | σ(t) ,с | σсл(t), с | σ(t2), с2 | | |
| 4,55 | 0,072 | 0,2016 | 0,6643 | 4,56 | 0,073 |
| 4,14 | 0,059 | 0,1652 | 0,6044 | 5 | 0,06 |
| 3,75 | 0,032 | 0,0896 | 0,5475 | 5,59 | 0,033 |
| 3,23 | 0,038 | 0,1064 | 0,4715 | 6,45 | 0,039 |
| 2,6 | 0,036 | 0,1008 | 0,3796 | 7,91 | 0,037 |
график (4.1) зависимости s=f(t)
график (4.2) зависимости s=f(t2)
график (4.3) зависимости
5. ВЫВОДЫ
Закон прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения выполняется так как экспериментальные точки легли на прямую в приделах доверительных интервалов.
6. ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Обозначим массы грузов - М, массу перегрузка – m. Предположим, что блок и нить невесомы, нить не растяжима, сила трения мала. На каждый из грузов действует сила тяжести и сила натяжения нити.
2. Уравнения движения грузов имеют вид:
(M + m)g – T1 = (M + m)a1
Mg – T2 = Ma2
В силу нерастяжимости нити а2 = -а1: при невесомом блоке Т1 = Т2. В итоге имеем следующую систему уравнений:
(M + m)g – T1 = (M + m)a1
Mg – T1 = Ma1.
3. Возможные причины, обуславливающие несовпадения теоретических выводов с результатами измерений могут быть относительная погрешность, случайная погрешность и суммарная погрешность.
4. По величине отклоняющей кривизны от прямой.
5. Если массы грузов одинаковы, то система находится в равновесии. Если массы различны – грузы движутся с ускорением. При этом величина ускорения зависит от различия масс, момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.