| Скачать .docx |
Реферат: Лабораторная работа: Изучение прямолинейного движения тел на машине Атвуда 2
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
| S 1 = 30 , см |
S 2 =25, см |
S 3 = 20 , см |
S 4 =15 , см |
S 5 = 10, см |
||||||
| Номер измерения |
|
|
|
|
|
|||||
| t , c |
t 2 , c2 |
t , c |
t 2 , c2 |
t , c |
t 2 , c2 |
t , c |
t 2 , c2 |
t , c |
t 2 , 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 |
|||||
| < t 2 >, c2 |
20,77 |
17,22 |
14,76 |
10,43 |
6,79 |
|||||
=5,477 , см1/2
=5, см1/2
=4,472 , см1/2
=3,87 , см1/2
= 3,16 , см1/2
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.