Изучение прямолинейного движения с помощью машины АТВУДА

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

Кафедра физики  
 
 
 
 
 

Отчет

по Лабораторной работе №52

«Изучение прямолинейного движения с помощью  машины АТВУДА» 
 
 
 

Выполнил студент  гр. ЭУН 6167/1                                                  

Проверил преподаватель                                                                   

                     
 
 
 

Протокол

    Название  работы: Изучение прямолинейного движения с помощью машины  АТВУДА. 

    Цель  работы: Экспериментальное и теоретическое изучение законов прямолинейного движения, измерения ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда. 

    Принцип работы: принцип работы машины Атвуда основан на использовании законов  равномерного и равнопеременного движения тела. 

    Через ролик, который вращается с возможно малым сопротивлением, перекинута нить с двумя одинаковыми грузами массой М каждый (Рис.1), следовательно, система находится в равновесии. Если с одной стороны установки добавить небольшой грузик массой m, то система грузов М и М+m придет в движение, ускориться м пройдет путь l. Движение грузов  происходит вдоль вертикальной колонки, на которой крепятся все элементы установки. На конце К дополнительный грузик m будет отцеплен и оставшийся грузик М пройдет путь S (в этом случае движение будет равномерным) за время t.

    Предположим, что трение о воздух, масса ролика и масса нити пренебрежимо малы, а нить нерастяжима. Будем считать, что на грузики действует сила тяжести и сила натяжения нити T. Тогда уравнение движения грузиков M и (M+m) запишутся в виде:  

                                            (m+M)g+T=(m+M)a                           (1)

    Mg+T=ma 

    где а – ускорение системы грузиков, определяемой следующей формулой: 
 

    Решая систему (1) и учитывая (2) для ускорения  свободного падения, измеренного данным прибором, получим следующую формулу 
 

    где М и m – массы большого и дополнительного грузиков,

          l - путь равноускоренного движения системы,

          t – время, в течении которого грузики проходят путь S.

           
 
 
 
 

    Порядок выполнения работы:

    1. подготовка прибора к измерениям.                                                                            

    - наложить на ролик нить с  большими грузиками и проверить,  находиться ли система в состоянии   абсолютного равновесия.

    - при помощи регулируемых ножек основания привести колонку прибора к вертикальному положению, используя при этом свойства вертикали и нити с грузиками.

    - Передвинуть средний кронштейн  на избранную высоту над нижнем кронштейном и установить оба кронштейна так, чтобы большой правый грузик, падая, проходил через середину рабочего окошка фотоэлектрических датчиков (будет определен путь S).

    - Передвинуть верхний кронштейн  на заданную высоту над средним кронштейном и установить его в одной плоскости с остальными кронштейнами (будет определен путь l).

    Подключить  световой кабель измерителя к сети питания.

    - Нажать клавишу СЕТЬ проверяя, все ли индикаторы измерителя  высвечивает нуль, и светят ли  лампочки обоих фотоэлектрических датчиков.

    - Переместить правый грузик в  верхнее положение, положить на  него дополнительный грузик и проверить находится ли система в состоянии покоя.

    - нажать клавишу ПУСК и проверить,  возникло ли движение системы,  был ли на кронштейне К задержан дополнительный грузик, измерил ли миллисекундомер время прохождения пути S правым грузиком и была ли система после прохождения этого пути заторможена.

    - Отжать клавишу СБРОС и проверить,  возникли ли нулевые показания  измерителя и освобождение электромагнитом блокировки ролика.

    - Переместить правый грузик в верхнее положение и отжать клавишу ПУСК, а также проверить, возникла ли повторно блокировка ролика. 

    2. Измерение ускорения свободного  падения.

    - На правый большой грузик массой  положить один из дополнительных грузиков массой m, m=9,8.

    - Согласовать нижнюю грань правого  грузика с чертой, нанесенной  на верхнем кронштейне.

    - Измерить при помощи шкалы  на колонке заданные пути равноускоренного  l и равномерного S движения большого грузика.

    l=21см, S=24см.

    - нажать клавишу ПУСК.

    - Записать измеренное значение  времени t движения большого грузика на пути S.

    - Измерения проводить не менее  5 раз и определить среднее  значение времени по формуле. 
 
 

    где n – количество выполненных измерений .

      t₁₌0,494 с.     

      t₂₌ 0,493 с.             

      t₃₌0,484 с.

      t₄₌0,491 с.      

      t₅₌ 0,485 с.                
 
 

    - При помощи формулы  (3) определить ускорение свободного падения.  
 
 

    3. Определение погрешности измерения.

    Относительная погрешность измерения ускорения свободного падения определяется по формуле: 
 
 

    где  g_э – экспериментальное измеренное ускорение свободного падения.

    g_т  - 9.81 м/с² - теотерическое значение.