Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 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 ___________ /____________. / Фокина Н.В.
/ 3-160а
/ ___________2011_ г. 20 апреля 2011 г. 2011 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 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. 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 Стандартная абсолютная погрешность измерения времени опускания груза с пригрузком: где xi
–время опускания груза с пригрузком при i
– ом измерении (i=1, ... ,n), n – число измерений (n = 5), < x
> - среднее значения времени опускания груза с пригрузком. Случайная погрешность: где t(α,n) – коэффициент Стьюдента. При доверительной вероятности α = 0,95 и числе измерений n = 5 коэффициент Стьюдента t(α,n) = 2,8 Общая погрешность: где: Угловой коэффициент экспериментальной прямой: b = Величина ускорения, определяемого из линеаризованного графика: a
= 2b2
(3.5) Среднее значение измеренной величины: где: проводиться по следующим формулам: где обозначено: Погрешности косвенного измерения
параметров прямой линии k
и b
методом наименьших квадратов определяются по следующим формулам: где 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ. Измеренные значения и результаты их обработки приведены в таблице 4.1. Результат прямых и косвенных измерений. Таблица (4.1)
№
Измерения
см0,5
см0,5
см0,5
см0,5
см0,5
Вычисления погрешностей для построения графиков: Таблица 4.2 Построим три графика: Рисунок 4.1. Зависимость пройденного пути от времени. Рисунок 4.2
.Зависимость пути от квадрата времени. Рисунок 4.3
. Зависимость корня квадратного из пути от времени. проводиться по формулам (3.7),(3.8): S1
=19.45 с D=4.05с2
S2
=27.9 см0.5
C=0.24 см S3
=109.3 с×см0.5
k=0.95 с×см0.5
S4
=76.47 с2
b=1.88 см0.5
S5
=156.9 см Погрешности косвенного измерения
параметров прямой линии k
и b
методом наименьших квадратов определяются по формулам (3.9),(3.10): ∆(b)=2.13см0.5
∆(k)=0.54 см0.5
Величина ускорения, определяемого из линеаризованного графика определяется по формуле (3.5): 5. ВЫВОДЫ На примере выполненной нами лабораторной работы мы еще раз убедились в справедливости закона прямолинейного ускорения под действием сил земного тяготения, с помощью машины Атвуда : Нам удалось в пределах погрешностей измерений построить линеаризованный график Контрольные вопросы. 1. Какие силы действуют на груз с перегрузом во время движения? Ответ: На груз с перегрузом во время движения действует сила тяжести и сила натяжения нити. 2. Запишите уравнение движения для каждого из грузов. Ответ: Уравнение движения грузов имеют вид: (M + m)g – T1 = (M + m)a1 Mg – T2 = Ma2 В силу не растяжимости нити a2 = - a1; при невесомом блоке T2 = T1. (M + m)g – T1 = (M + m)a1 Mg – T1 = - Ma1 3. Укажите возможные причины, обусловливающие несовпадение теоретических выводов с результатами измерений. Ответ: Погрешности измерений физических величин обуславливает несовпадение теоретических выводов с результатами измерений. 4. Каким образом из линеаризованного графика можно оценить систематическую погрешность измерения времени? Ответ: Систематическая погрешность приводит к тому, что прямая не будет проходить через начало координат. Величина отклонения прямой от начала координат будет соответствовать систематической погрешности. 5. Укажите физические допущения, используемые при теоретическом анализе движения грузов в машине Атвуда. Ответ: Физические допущения, используемые при теоретическом анализе движения грузов в машине Атвуда: блок и нить невесомы, нить нерастяжима, сила трения мала.
|