Упражнение 3. Измерение линейкой.

Измерить линейкой ширину и высоту тетрадного листа (в различных местах) не менее трех раз. Результат измерений занести в таблицу 3 (аналогично таблице 1). Вычислить площадь тетрадного листа. Подсчитать погрешности.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется нониусом? Типы нониусов.

2. Разобрать теорию линейного нониуса.

3. Как подсчитать точность линейного нониуса?

4. Рассказать об устройстве штангенциркуля и микрометра.

5. Как вычисляются погрешности прямых измерений?

6. Как вычисляются погрешности косвенных измерений?

Литература

1. Общая физика: руководство по лабораторному практикуму: учеб. пособие для вузов / под ред. И.Б. Крынецкого, Б.А. Струкова. - М.: Инфра-М, 2008. – 597 с.

2. А.Н. Зайдель. Ошибки измерений физических величин. – СПб.: Издательство «Лань», 2005.

3. Г.Е. Пустовалов. Погрешности измерений. – М.: МГУ, 2001.

Лабораторная работа №2

Проверка второго закона Ньютона на машине Атвуда.

Приборы и принадлежности:

1. Машина Атвуда с узлом блока и приёмным столиком.

2. Два основных груза одинаковой массы (m-20,00 г), связанные нитью.

3. Четыре перегрузка различной массы m₁ и m₂.

4. Секундомер.

 

Краткая теория

Падение тела с небольшой высоты в поле земного тяготения можно считать движением под действием постоянной силы – силы тяжести (если можно пренебречь силами сопротивления воздуха). Следовательно, ускорение такого движения постоянно и, как известно, оно называется ускорением свободного падения g.

М1g М2g Т1 Т2 Рис. 2 М1g Т1 Т2 М2g Рис. 1

Вследствие значительной величины g (на средних широтах g = 9,81 м/с2) второй закон Ньютона трудно проверить на свободно падающих телах. Специальное приспособление, называемое машиной Атвуда, дает возможность наблюдать движение тел с гораздо меньшим ускорением. Простейшую машину Атвуда можно представить так (рис.1): на нити, перекинутой через неподвижный блок, подвешены грузы массами М1 и М2 . Если массы грузов одинаковы, то, как показывает опыт, данная система находится в равновесии (если вначале грузы покоились). Если же массы М1 и М2 не равны (М2=М1+Δm), то система после освобождения приходит в движение с ускорением а. На практике изменение массы грузов производят, добавляя к основным грузам одинаковой массы М небольшие перегрузки Δm. На каждый груз действуют две силы: сила тяжести Мg и сила натяжения нити Т (рис.2). В случае М2>М1 ускорения грузов направлены так, как показано на рис.2. Запишем второй закон Ньютона в векторной форме для каждого тела системы: (1). Теперь заменим векторные уравнения скалярными, запишем их в проекции на ось, положительное направление которой совпадает с направлением движения груза М2: (2).

Пренебрегая массой блока (момент инерции блока не учитывается) и считая нить нерастяжимой, можем считать, что натяжение нити будет одинаковое и справа, и слева Т₁=Т₂=Т и, следовательно, ускорения обоих грузов по модулю будут одинаковы: a ₁ = a ₂ = a. С учётом сказанного перепишем систему (2) в виде: - М а = - Т + Мg; (М+Δm) а = - Т + (М+Δm) g (3).

Решая систему (3), находим ускорение системы а=Δmg/(2М+Δm) (4).