Изучение законов механики на приборе Атвуда (с компьютерным интерфейсом), страница 2

Задание 1.Изучение законов кинематики равно ускоренного движения.

1.  Включить компьютер.

2.  Щелкните на ярлыке “measure”.

3.  Выбрать меню «Прибор». В открывшемся списке выбрать команду «Кобра 3». Перемещение/Вращение.

4.  В появившемся окне выбрать   «световой барьер». В этом окне должны быть установлены параметры, как показано на рисунке 3.

Рис.3. Параметры измерения для светового барьера.

5.  Перекиньте нить через блок и подвесьте к концам нити одинаковые грузы (по 10г).

6.   Добавьте к одному грузу перегруз (2г) и удерживайте этот груз в верхнем положении (другой груз в этот момент должен касаться пола).

7.  Нажмите кнопку «Далее».

8.  В появившемся окне (рис.4) щелкните на кнопке «Начать изменения» и одновременно отпустите верхний груз. Грузы начнут двигаться.

Рис.4

9.  После того как грузы столкнуться (или груз с перегрузом достигнет пола) щелкните на окне «Закончить измерения». На экране появиться картинка, подобная изображенной на рис. 5.

Рис.5.

+

10. На этих графиках будут участки достаточно плавных кривых для пути и скорости. Это участок до соударения грузов. Только этот участок и надо оставить. Для этого в меню выберите

и с помощью этого инструмента при  нажатой левой клавише мыши выделите тот участок который надо удалить. Затем выберите команду «вырезать» (cut) и щелкните на ней левой кнопкой мыши. Ненужный участок будет удален.

11. Щелкните на графике правой клавишей мыши и в появившемся контекстном меню выберите «Таблица данных».

Рис.6.

12. Появится таблица с данными (рис.6). Перепишите эти данные. В принципе по этим донным дома можно построить графики зависимости v(t) и S(t), а также вычислить ускорение (из формулы , ).

13. Но можно продолжить обработку результатов на компьютере. Для этого оставьте на экране только график скорости (для этого щелкните в меню кнопку «S»).

14. В меню «Анализ» выберите команду «Подгонка функции». Появиться окно следующего вида (рис. 7).

Рис.7

Так как движение равноускоренное, то график зависимости v(t) должен представлять собой прямую линию. Выберите функцию «прямая». Щелкните «Рассчитать»  и «Добавить новую кривую». В окне результата появиться значения а и в для аппроксимирующей прямой, а на графике появится эта прямая. Коэффициент «а» в уравнении прямой и будет давать значение ускорения.

15. Оставьте теперь на экране только график пути, закрыв все остальные графики.

16. Повторите пункт «14» для этой кривой. При равноускоренном движении график S(t) представляет собой параболу. Поэтому в качестве аппроксимирующей функции выберете «парабола (ах² + вх + с)». Коэффициент  стоящий перед х² даёт половину ускорения. Сравните это значение ускорения со значением полученным из графика скорости.

17. Повторите значение с другими перегрузами. Записывайте величину перегруза.

18. На одном графике постройте прямые зависимости скорости от времени для различных перегрузов (различных ускорений).

19. На другом графике постройте кривые зависимости пути от времени для различных перегрузов.

20. Для какого-нибудь одного значения перегруза вычислите теоретическое значение ускорения а_т по формуле (3).

По формуле  (4) вычислите m₀ – массу необходимую для преодоления трения.

Вычислите значение силы трения F_тр = m₀g.

Задание 2. Проверка второго закона Ньютона.

1. Поместите на левый груз три перегруза массой по 1 г. Вычислите силу F₁ = 3mg.
2.  Измерьте ускорение а₁ грузов, как описано в предыдущем задании.
3. Переложите один перегруз с левого груза на правый. Вычислите силу F₂ = 2mg.
4. Измерьте ускорение а₂ грузов, как описано в предыдущем задании.
5. Проверьте выполнение формулы (5).