Лабораторная работа Изучение движения тел по окружности под действием силы тяжести и упругости

Лабораторная работа №1.

Изучение движения тел по окружности под действием силы тяжести и упругости.

Цель работы: определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, лист бумаги, линейка, пробка.

Подготовительные вопросы:

1. Какие две силы действуют на конический маятник?

2. Равнодействующая этих сил сообщает маятнику…?

3. Модуль данного ускорения можно определить по формуле…?

4. Период вращения - это … ?

ХОД РАБОТЫ.

1. Определите массу шарика.

2. Шарик, подвешенный на нити, закрепите в лапке штатива.

3. Вычертите на листе бумаги окружность радиусом 20 см.

4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.

5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, приведите маятник во вращательное движение над листом бумаги так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.

6. Измерьте время 20 полных оборотов маятника.

7. Рассчитайте период обращения маятника по формуле: T = tср./N

8. Рассчитайте значение центростремительного ускорения: а₁ = 4π² R/ T²

9. Определите высоту маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.

10. Рассчитайте значение ускорения по формуле: а₂ = g R/ h.

11. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль равнодействующей силы

12. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль равнодействующей силы, которая равна силе упругости при растяжении пружины.

13. Используя второй закон Ньютона, рассчитайте значение центростремительного ускорения: а₃ = F/m.

14. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

15. Сделайте вывод по данным результатов опытов, сравнив а_1, а_2, а_3.

Выполнение работы

№ опыта

Число оборотов

N

Радиус вращения

R, м

Высота маятника

h, м

Масса тела

m, кг

Время обращения

t, с

Время обращения

t ср., с

Период обращения

Т, с

Равнодействующая сила

F, Н

Ускорение

а₁, м/с²

Ускорение

а₂, м/с²

Ускорение

а₃, м/с²

1

2

20

3

Вычисления.

T = tср. /N =

а₁ = 4π² R/ T² =

а₂ = g R/ h =

а₃ = F/m =

Сравнение: а₁ а₂ а₃

Вывод:

Контрольные вопросы.

1. Почему при выполнении работы определяли время, за которое совершается небольшое число оборотов?
2. Определите линейную скорость тела по результатам опытов.