• Название:

    Определение ускорения силы тяжести с помощью ма...

  • Размер: 0.15 Мб
  • Формат: DOC
  • или



Лабораторная работа №2

Определение ускорения силы тяжести с помощью машины Атвуда 1. Изучаемое физическое явление:
Кинематика поступательного и вращательного движений, закон всемирного тяготения, закон сохранения механической энергии.
2. Формулировка поставленной задачи:
Определить ускорение силы тяжести, оценить погрешность измерения.
3. Таблица характеристик измерительных приборов:

ТАБЛИЦА 1
Название прибора
Диапазон измерений
Число делений
Класс точности
Приборная погрешность
Цена деления

Линейка -
Компьютер
-
-
-
-
-

Груз

-
-
0,3*10-3кг
-

Перегрузок 1

-
-
0,1*10-3кг
-

Перегрузок 2

-
-
0,1*10-3кг
-

Перегрузок 3

-
-
0,1*10-3кг
- 4. . Описание установки.
Вывод расчетной формулы. Рис.1.Схема установки Лабораторный макет машины Атвуда снабжен двумя нитями разной длины и набором грузов, что позволяет проводить измерения для нескольких равноускоренных движений.
Набор грузов включает в себя:
M=10,3*10-3 кг, M1=M + m=15,4*10-3 кг, M2=M + m2=20,3*10-3 кг,
M3=M + m3=29,7*10-3 кг,M4=M + m4=39,9*10-3 кг.
где m1, m2, m3, m4 – массы перегрузков.
Именно перегрузок m обусловливает равноускоренное движение системы грузов M и (M + m).
Если расстояние, пройденное перегрузком, равно h, то изменение потенциальной энергии системы равно mgh.
Эта энергия переходит в кинетическую энергию поступательного движения системы грузов и вращательного движения блока.
Пренебрегая работой, совершаемой против сил трения, на основании закона сохранения механической энергии получим

где v – скорость поступательного движения системы грузов, - угловая скорость вращательного движения блока, J – момент инерции блока.
При этом: v2=2ah, 2=2ah/R2, J=km0 R2, где а – ускорение системы грузов, m0 – масса блока, R – радиус блока.
Формула для ускорения свободного падения приобретает вид:

Значение m0=60*10-3 кг и k=0,5.
Ускорение системы грузов рассчитывается по результатам эксперимента.

5. Порядок выполнения работы:
h=… м ТАБЛИЦА 2 h=… м ТАБЛИЦА 3
М, кг
m,
кг
t,
c
tcp,
c
а, м/c2
g,
м/c2

41,945*10^-3
24,35*10^-3
0,72
0,684
1,325
7,522
0,66
0,66
0,66
0,72 М, кг
m,
кг
t,
c
tcp,
c
а, м/c2
g,
м/c2

41,945*10^-3
19,62*10^-3
0,77
0,74
1,132
7,864
0,72
0,77
0,72
0,72


h=… м ТАБЛИЦА 4 h=…м ТАБЛИЦА 5
М, кг
m,
кг
t,
c
tcp,
c
а, м/c2
g,
м/c2

41,945*10^-3
10,82*10^-3
0,88
0,982
0,705
8,671
0,99
1,05
1,05
0,94 М, кг
m,
кг
t,
c
tcp,
c
а, м/c2
g,
м/c2

41,945*10^-3
14,82*10^-3
0,72
0,78
1,118
10,141
0,77
0,77
0,82
0,82 6. Обработка результатов измерений.
ТАБЛИЦА 6

t,
c
,
c
Е

S

t,
c

1
0,72
0,684
0,036
0,001296
0,014
2,4
0,035

2
0,66

0,024
0,000576

3
0,66

0,024
0,000576

4
0,66

0,024
0,000576

5
0,72

0,036
0,001296

ТАБЛИЦА 7

t,
c
,
c
Е

S

t,
c

1
0,77
0,74
0,03
0,0009
0,013
2,4
0,031

2
0,72

0,02
0,0004

3
0,77

0,03
0,0009

4
0,72

0.02
0,0004

5
0,72

0,02
0,0004 ТАБЛИЦА 8

t,
c
,
c
Е

S

t,
c

1
0,88
0,982
0,102
0,010
0,032
2,4
0,078

2
0,99

0,008
0,000064

3
1,05

0,068
0,004

4
1,05

0,068
0,004

5
0,94

0,042
0,001 ТАБЛИЦА 9

t,
c
,
c
Е

S

t,
c

1
0,72
0,78
0,06
0,0036
0,018
2,4
0,044

2
0,77

0,01
0,0001

3
0,77

0,01
0,0001

4
0,82

0,04
0,0016

5
0,82

0,04
0,0016 Наименьшая величина абсолютной погрешности t=... с.
Для расчетов g использованы данные:
М=…кг, m=…кг, h=…м, tср=…с.

7. Формулы для оценки погрешностей косвенных измерений и расчет.
( краткая теория расчета погрешности описана в приложении 1)

м, M=0,3*10-3 кг, m=0,1*10-3 кг.

g=…


k1=2a/m k1=…

k2=a(2 M + km0)/m2 k2=…

k3=(2 M + m + km0)/m k3=…

∆g=…

8. Запись окончательного результата.
(представить в виде g=(10,35 0,07) м/с2)

g=

вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________