Тележка стоит на горизонтальной по 2верхности. Если шарик привести в ко 2лебательное 2 0 движение в 2 0 плоскости, параллельной 2 0 плоскости, в которой вращаются колеса тележки,то тележка тоже 2 0придет в колебательное движе 2ние.В то время когда центр масс ша 2рика движется вправо,центр масс те 2лежки движется влево, и наоборот.
Следует заметить, что при выполнении этого опыта может наблюдаться
9
.
небольшое постепенное смещение центра масс в одну сторону. Это может быть связано с недостаточной горизонтальность поверхности, на которой стоит тележка, или с несимметричностью сил трения при движении вправо и влево.
21.5. Движение тела по мертвой петле
При движении шарика по направляющим, имеющим форму окружности в вертикальйной плоскости, центростремительная сила обусловлена нормальной составляющей силы тяжести и реакцией опоры. В верхней точке должно выполняться условие
ш1.0
7q 52
3mg 0 + 3N 0 = 3m 7 \\
52
ш1.5
где 1N 0 - реакция опоры.
Минимальное значение скорости 7 q 0 в верхней точке будет при 3N 7 6 0 30 0, следовательно
7йq 4min = 7 ? 1gR 0.
При меньшем значении скорости шарик падает вниз.
Для того, чтобы скорость шарика в верхней точке окружности была равной 7 ? 1gR 0, высота 1h 0, с которой он скатывается, должна быть не менее 2,5 1R 0.
Это можно продемонстрировать на установке, показанной на рисунке.
21.6. Законы Ньютона
Для демонстрации законов
Ньютона, а также для ряда других опытов по механике используется стандартный учебный демонстрационный прибор с некоторыми доработками.
Основными частями прибора являются монорельс и две каретки 1 2 0. Регулировочные винты 1 3 0 служат для установки монорельса в горизонтальной плоскости.
10
.
Монорельс изготовлен из алюминиевого сплава. Как показано на следующем рисунке, он состоит из двух направляющих угольников 1 1 0, соединенных перемычками 1 2 0.
Каретки 1 3 0 изготовлены из пластмассы.
С нижней стороны кареток и на верхних полках 1 0 угольников 11 0 приклеены полосы магнитной резины 14 0. Полосы магнитной резины монорельса и кареток обращены друг к другу одноименными полюсами и отталкиваются друг от друга. В результате каретка висит над монорельсом на "магнитной подушке", не касаясь его. Для того чтобы каретка перемещалась точно вдоль монорельса, в ее корпусе расположены направляющие ролики 15 0. В такой конструкции силы трения сведены к минимуму. Это позволяет успешно осуществить ряд лекционных демонстраций.
Перед началом работы с прибором монорельс следует установить строго горизонтально, чтобы исключить влияние составляющей силы тяжести, действующей на тележку вдоль монорельса.
1.6.1. Демонстрация второго закона Ньютона
Для демонстрации этого закона на монорельсе укреплен блок 1 1 0, через который перекинута нить 1 2 0, один конец которой прикреплен к каретке, а к другому концу подвешен грузик 13 0. Масса 1m 0 грузика 1 3
должна подбираться такой, чтобы ускорение, с которым он опускается, было значительно меньше ускорения силы тяжести, т.е. 1a 0 << 1g 0. В
этом случае можно считать, что сила натяжения нити, движущая каретку, постоянна и равна mg.
На приборе можно продемонстрировать зависимость ускорения от приложенной силы и от массы тела.
Для демонстрации зависимости ускорения каретки от приложенной силы рекомендуется использовать ненагруженную каретку и два груза массами 5 г и 10 г, поочередно укрепляемых на конце нити.
11
.
Для демонстрации зависимости ускорения от массы рекомендуется использовать прикрепляемый к нити груз массой 10 г. В одном из опытов используется ненагруженная каретка, в другом опыте на каретку следует положить груз массой 100 г.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.