Лаб.раб.физика. Лабораторная работа 1 равноускоренное движение цель работы

• Название: Лабораторная работа 1 равноускоренное движение цель работы
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 239.01 Kb.
• Имя файла: Лаб.раб.физика.docx
• Тип: Лабораторная работа; #467766

Лабораторная работа №1

РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ

Цель работы:

Определение зависимости мгновенной скорости движущегося тела различной 1 массы от пройденного расстояния.

Схема и состав лабораторного стенда

Рисунок 1 – схема лабораторного стенда

1. 
   Дорожка качения с сантиметровой линейкой длина 180 см.
   
2. 
   Тележка масса 400 г.
   
3. 
   Набор грузов М2 3 шт. × 200 г, 1 шт. × 400 г.
   
4. 
   Флажок-прерыватель ширина (∆s) 9 мм.
   
5. 
   Рамка с фотоэлементами.
   
6. 
   Цифровой счетчик - измерения в миллисекундах.
   
7. 
   Бечевк
   
8. 
   Ролик.
   
9. 
   Набор грузов M1 (с прорезью) 9 шт. × 10 г.
   

Рабочая формула:

Мгновенная скорость определяется следующим выражением:

𝑣 = ∆𝑠 / ∆𝑡, (1)

где 𝑣 - мгновенная скорость, м/с;

∆𝑠 – известная ширина, м;

∆𝑡 - время, с.

При прямолинейном равноускоренном движении мгновенная скорость увеличивается с увеличением пройденного расстояния. Таким образом, скорость возрастает по мере возрастания расстояния. Постоянную пропорциональность между квадратом скорости и пройденным расстоянием можно использовать для расчета ускорения.

Идея метода:

До начала опыта тележка находится в крайнем левом положении на дорожке качения. Масса тележки изменяется путем установки на нее груза с обозначением M₂. Тележка приводится в движение при опускании груза M₁, который связан с тележкой при помощи бечевки, пропущенной через канавку вращающегося ролика в правой части дорожки качения. Для измерения мгновенной скорости движущейся тележки к дорожке качения крепится фотоэлектрический датчик на расстоянии S от начала дорожки.

Чтобы измерить мгновенную скорость в этом опыте, флажок-прерыватель известной ширины ∆S крепится к тележке и прерывает луч света фотоэлектрического датчика, когда тележка проезжает мимо него. Время ∆t, в течение которого луч оказывается прерван, измеряется с помощью цифрового счетчика. В ходе проведения опыта устанавливаются различные массы грузов M₁ и M₂, изменяется положение фотоэлектрического датчика и снимаются показания с цифрового счетчика.

Упражнение 1:

Изучение зависимости квадрата мгновенной скорости от расстояния до датчика 𝑣 ² = ƒ(S) для различных значений M_1, M₂ = 200 г; М1, М2 = 600 г.

Таблица 1

Изменение скорости и расстояния во времени при прямолинейном равноускоренном движении тел

М1	М2	S, м = 0,009 м
		30			50			70			90			110			130		150
		∆𝑡, с	𝑣, м/с	∆𝑡, с		𝑣, м/с	∆𝑡, с		𝑣, м/с	∆𝑡, с		𝑣, м/с	∆𝑡, с		𝑣, м/с	∆𝑡, с		𝑣, м/с	∆𝑡, с	𝑣, м/с
200	10	0,0253	0,356	0,0178		0,506	0,0147		0,612	0,0125		0,72	0,0113		0,796	0,0102		0,882	0,0096	0,937
	20	0,0204	0,441	0,0145		0,621	0,0118		0,763	0,0102		0,882	0,0092		0,989	0,0084		1,071	0,0077	1,169
	40	0,016	0,562	0,0112		0,804	0,0091		0,989	0,0079		1,139	0,0072		1,25	0,0064		1,406	0,006	1,5
	60	0,0136	0,662	0,0095		0,947	0,0077		1,169	0,0067		1,343	0,0059		1,525	0,0054		1,667	0,005	1,8
	80	0,0119	0,756	0,0083		1,084	0,0067		1,343	0,0059		1,525	0,0052		1,731	0,0048		1,875	0,0044	2,045
	90	0,0111	0,811	0,0079		1,139	0,0064		1,406	0,0056		1,607	0,005		1,8	0,0045		2	0,0042	2,143
600	10	0,0322	0,279	0,0231		0,390	0,0185		0,486	0,0163		0,552	0,0146		0,616	0,0131		0,687	0,0122	0,738
	20	0,0264	0,341	0,0187		0,481	0,0152		0,592	0,0131		0,687	0,0118		0,763	0,0109		0,826	0,01	0,9
	40	0,0204	0,441	0,0145		0,621	0,0118		0,763	0,0101		0,891	0,0091		0,989	0,0084		1,071	0,0078	1,154
	60	0,0174	0,517	0,012		0,75	0,0099		0,909	0,0086		1,047	0,0076		1,184	0,007		1,286	0,0065	1,385
	80	0,0153	0,588	0,011		0,818	0,0088		1,023	0,0075		1,2	0,0067		1,343	0,0062		1,452	0,0057	1,579
	90	0,0144	0,625	0,0101		0,892	0,0083		1,084	0,0071		1,268	0,0064		1,406	0,0058		1,552	0,0054	1,667

Расчеты:

Для каждого значения ∆t найдем значение 𝑣, м/с по рабочей формуле (1). ∆S по данным равна 9 мм, переводим единицы измерения в соответствии с системой СИ.

∆S = 0,009 м. Также переводим в систему СИ время ∆t (переводим миллисекунды в секунды). Например,
𝑣 = 0,009 / 0,0253 = 0,356 м/с

Для построения графика зависимости квадрата мгновенной скорости от расстояния до датчика 𝑣 ² = ƒ(S) для различных значений M₁ необходимо возвести в квадрат 𝑣. Например,

𝑣 ² = 0,356 ² = 0,127 м ² /с ²
График 1
График зависимости квадрата мгновенной скорости от расстояния до датчика 𝑣 ² = ƒ(s) для различных значений M_1, M₂ = 200 г



График зависимости v² = f/(s) имеет линейный вид, следовательно, при прямолинейном равноускоренном движении мгновенная скорость увеличивается с увеличением пройденного расстояния.

График 2
График зависимости квадрата мгновенной скорости от расстояния до датчика 𝑣 ² = ƒ(s) для различных значений M_1, M₂ = 600 г



Вывод:

В ходе лабораторной работе, мне удалось определить зависимость мгновенной скорости движущегося тела различной массы от пройденного расстояния, что видно из опыта в упражнении 1. Из таблицы 1 (упражнении 1) видно, что скорость прямо пропорциональна расстоянию пройденного тела. Построив графики 𝑣 ² = ƒ(s), мы видим, что наша зависимость имеет линейный вид, следовательно, при прямолинейном равноускоренном движении мгновенная скорость увеличивается с увеличением расстояния.