1.6.2. Демонстрация третьего закона Ньютона
Эту демонстрацию проще всего осуществить для случая взаимодействия тел одинаковой массы.
Для этого надо взять две одинаковых каретки. Между каретками следует установить 1 0пружину 11 0. Пружина должна быть сжата. Это сжатие фиксируется натянутой нитью 1 2 0. Если с помощью зажженной спички пережечь нить, то пружина, разжимаясь, будет расталкивать каретки.
Время действия пружины на обе каретки одинаково. Массы кареток также одинаковы. Если силы, действующие на каретки, одинаковы, т.е. выполняется третий закон Ньютона, то каретки должны приобрести одинаковые скорости и пройти одинаковые пути вдоль монорельса.
Для выполнения этого опыта очень важно отрегулировать горизонтальность уровня монорельса. При отсутствии приборов контроля уровня можно заранее опытным путем подобрать такой уровень, при котором пройденные каретками пути будут равны.
21.7. Центробежная сила
На центробежной машине с ручным приводом укрепляется диск. На диске закреплен штатив, на котором подвешены два шарика. Один из шариков находится на оси вращения, другой смещен от оси на несколько сантиметров. При вращении диска первый шарик остается на месте, а второй отклоняется вдоль радиуса, удаляясь от оси.
Наблюдатель в системе отсчета, связанной с лабораторией видит, что второй шарик движется по окружности, т.е. ускоренно. Это ускорение он объясняет действием радиальной составляющей силы натяжения нити.
12
.
Наблюдатель, неподвижный относительно системы отсчета, связанной с диском, видит смещение шарика вдоль радиуса. Для объяснения причины этого смещения вводится понятие центробежной силы инерции.
21.8. Маятник Фуко
В инерциальных системах отсчета причиной ускоренного движения тела могут быть только силы, действующие на данное тело со стороны других тел. В неинерциальных системах отсчета возможно ускоренное движение тел, обусловленное не воздействием других тел,а свойствами самой системы. С помощью маятника Фуко можно экспериментально определить, вращается ли данная система относительно инерциальной или нет. Таким способом Фуко экспериментально подтвердил вращение
Земли.
Прибор для демонстрации маятника Фуко представляет собой круглую горизонтальную платформу 1 1 0, на которой укреплена изготовленная из 1 0толстой проволоки скоба 12 0. В
верхней части скобы закреплена нить, на которой подвешен стальной шарик 13 0. Платформа укреплена на стойке 14 0 и может вращаться относительно вертикальной оси, проходящей через центр платформы. На поверхности платформы проведена линия 15 0, достаточно хорошо видимая из аудитории.
Шарик 13 0 приводится в колебательное движение в плоскости,параллельной линии 15 0. Медленно вращая платформу 11 0, убеждаемся, что плоскость колебаний постепенно поворачивается относительно линии 15 0. Аналогично ведет себя маятник Фуко в системе координат, связанной с Землей. Если маятник Фуко поместить на одном из полюсов Земли, то плоскость 5 0колебаний повернется на 360 5o 0 за одни сутки.
Для объяснения причины поворота плоскости колебаний с точки зрения наблюдается, связанного с вращающейся системой отсчета, вводится понятие инерционной силы - силы Кориолиса.
С точки зрения наблюдается, находящегося в инерциальной системе отсчета, плоскость колебаний не изменяется, а вращающаяся система отсчета поворачивается относительно относительно этой плоскости.
21.9. Сила Кориолиса
Для демонстрации опыта используется диск, расположенный горизонтально. Диск может вращаться относительно вертикальной оси. На
13
.
диске закреплен наклонный желоб, нижний конец которого касается диска в его центре. По желобу может скатываться шарик. По краю диска вертикально укреплен ряд спичек, как показано на рисунке.
Если диск неподвижен, то шарик, скатившийся по желобу, катится дальше по радиусу и, докатившись до края диска, сбивает одну из спичек.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.