Порядок выполнения измерений.

ОТЧЕТ

 

По лабораторному практикуму дисциплины

 

 

ФИЗИКА

 

Механика

 

 

Руководитель Красавин В.В.

 

 

Студентка группы И – 111

Савина Е.С

 

Ковров 2011г.

ФГБОУ ВПО «КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ им. В.А. ДЕГТЯРЕВА»

 

 

Кафедра физики

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.2

 

 

Изучение законов кинематики прямолинейного равнопеременного движения.

 

Цель работы: определение ускорения и конечной скорости тела при равноускоренном движении.

 

Задание к работе:

 

К работе допущен:

 

Работу выполнил:

 

Работу защитил:

Введение.

Кинематика - это раздел механики, изучающий движение тел вне зависимости от причин, обусловливающих это движение.

Изменение положения тела относительно других тел называется механическим движением. Любое механическое движение можно разложить на два простейших: поступательное и вращательное.

Поступательным называется движение, при котором все точки тела двигаются по параллельным линиям, совершая одинаковые перемещения.

Вращательным называется движение, при котором все точки тела двигаются по окружностям, лежащим в параллельных плоскостях с центрами на одной прямой, называемой осью вращения.

Основные характеристики поступательного движения.

1. Траектория - это линия, по которой движется тело. По виду траектории движение делят на прямолинейное и криволинейное.

2. Путь - это длина траектории от начального до конечного положения тела.

3. Перемещение - это вектор, соединяющий две точки траектории в направлении движения тела.

4. Скорость - это векторная физическая величина и, характеризующая быстроту изменения положения тела в пространстве с течением времени.

Скорость бывает средняя и мгновенная. Средняя скорость - это отношение пройденного пути ко времени, за которое этот путь был пройден. Мгновенная скорость - это первая производная радиус-вектора по времени:

5. Ускорение - это быстрота изменения скорости с течением времени.

Мгновенное ускорение - это первая производная мгновенной скорости по времени или вторая производная радиус-вектора по времени:

Движение делят на равномерное, равнопеременное и переменное.

Равнопеременным называется движение, при котором скорость тела за равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину.

Равнопеременное движение делится на два вида: равноускоренное и равнозамедленное. При равноускоренном движении вектора скорости и ускорения сонаправлены (параллельны), а при равнозамедленном - направлены в противоположные стороны.

 

Описание установок.

Установка включает в себя машину Атвуда, электронный блок и набор перегрузков.

Общий вид установки изображен на рис. 1. Установка состоит из основания, на вертикальной стойке которого размещены верхний, средний и нижний кронштейны. На верхнем кронштейне крепится блок, через который перекинута нить с двумя грузами одинаковой массы. Электромагнит с помощью фрикциона удерживает блок в неподвижном состоянии. На среднем кронштейне установлен фотодатчик, подающий сигнал для окончания счета времени движения грузов. Средний кронштейн имеет индекс, положение которого совпадает с оптической осью фотодатчика (риска на корпусе). На площадке нижнего кронштейна имеется амортизатор для остановки груза. Кронштейны и могут свободно перемещаться и фиксироваться на вертикальной стойке по всей ее свободной длине. По миллиметровой линейке определяют начальное и конечное положение грузов и пройденный ими путь.

 

 

На передней панели электронного блока имеются индикаторы "ПЕРИОД", "ВРЕМЯ", кнопки управления: "СБРОС", "ПУСК", "СТОП" и кнопка "СЕТЬ", которая включает питание блок. При нажатии на кнопку "СБРОС" происходит обнуление цифровых индикаторов "ПЕРИОД" и "ВРЕМЯ". Один груз фиксируется нажатием кнопки "СТОП" на заданной высоте. При нажатии кнопки "ПУСК" грузы начинают двигаться, а таймер отсчитывает время; при пересечении правым грузом оптической оси фотодатчика счет времени прекращается, а на цифровом индикаторе "ВРЕМЯ" высвечивается время равноускоренного движения груза. Для нового запуска следует сначала поднять груз на необходимую высоту, нажать кнопки "СБРОС "и "СТОП", а затем - кнопку "ПУСК".

Масса грузов может быть увеличена добавочными перегрузками. Принцип работы установки состоит в том, что, когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, система находится в положении безразличного равновесия.

Если на один из грузов положить перегрузок, система выходит из равновесия и начинает двигаться равноускоренно. На каждый груз действуют две силы: сила тяжести и сила натяжения нити, под действием которых грузы движутся. Предполагая, что нити и блок невесомы, нить нерастяжима, а сила трения в системе мала, получим, что ускорения обоих грузов будут одинаковы по величине, а натяжение нити одинаково справа и слева.

Порядок выполнения измерений.

Таблица 1.

№	S, м	ΔS, м	t 1, с	,с	Δ t, с	а пр, м/с2	Δ а пр, м/с2
	0,200	0,001	0,738	0,738	0,001	0,73	0,004
	0,220	0,001	0,784	0,784	0,001	0,72	0,003
	0,240	0,001	0,809	0,809	0,001	0,73	0,003
	0,260	0,001	0,852	0,852	0,001	0,72	0,003
	0,280	0,001	0,879	0,879	0,001	0,72	0,003

Я рассчитала среднее время падения груза и абсолютную погрешность этого измерения для всех высот.

Среднеарифметическое значение времени падения грузов.

 

 

Приборная ошибка равна цене деления прибора:

Δt_приб=0,001;

 

Тогда абсолютная суммарная погрешность

Δ t = Δt _случ+ Δt _приб;

Δ t₁ =0+0,001=0,001;

Δ t₂ =0+0,001=0,001;

Δ t₃ =0+0,001=0,001;

Δ t₄ =0+0,001=0,001;

Δ t₅ =0+0,001=0,001.

3. Обработка результатов измерений.

Далее я рассчитала ускорение груза а_пр на каждой высоте и оценила доверительный интервал косвенного измерения.

 

(1)

 

Затем я оценила доверительный интервал этого измерения по каждой высоте.

Для этого я вычислила частные производные ускорения:

Абсолютная погрешность доверительного интервала равна ΔS=0,001(цена деления прибора).

Границы доверительного интервала косвенного измерения находятся как:

(2)

 

На их основании рассчитаем относительную погрешность ускорения

(3)

Затем я построила график функции в предложенных координатах.

y=2S, x=t². График изображен на рисунке 3.

 

Рисунок 3

 

По тангенсу угла наклона прямой можно определить ускорение а_пр:

tgφ=n/m=a_гр, (4)

a_гр= м/с².

Затем я сравнила результаты, полученные аналитически и графически. Для этого я рассчитала относительную погрешность по формуле:

(5)

 

Потом я провела сравнение полученных результатов при помощи координатной оси на рисунке 4.

Рисунок 4

Заключение.

В ходе лабораторной работы было определено ускорение тела при равноускоренном движении.

=0,72 м/с² с ε = 2,7%.