Лабораторная работа по общей физике №27. Изучение законов движения при помощи машины Атвуда - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Задача «Машина Атвуда» 1 112.29kb.
Исследование прямолинейного движения тел в поле сил тяготения на... 1 78.63kb.
Лабораторная работа №1 Законы сохранения в механике 4 576.49kb.
Лабораторная работа №2 Машина Атвуда Цель работы : исследование равномерного... 1 49.78kb.
Лабораторная работа №6 по курсу "Информационная безопасность" Лабораторная... 1 57.48kb.
Лабораторная работа №2 цикл карно цель работы: изучение работы идеальной... 1 41.56kb.
Лабораторная работа №28. Изучение электростатического поля 1 65.29kb.
Лабораторная работа №6 опредение ускорения свободного падения при... 1 105.19kb.
Лабораторная работа №1 Изучение возможностей сетевого анализатора. 5 429.73kb.
Лабораторная работа №3,а изучение скорости пули с помощью баллистического... 1 36.04kb.
Лабораторная работа №16 изучение динамики вращательного движения... 1 87.09kb.
Программа формирования культуры здорового и безопасного образа жизни 1 195.05kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Лабораторная работа по общей физике №27. Изучение законов движения при помощи машины - страница №1/1

Нижегородский Государственный университет им. Н.И. Лобачевского.

Высшая школа общей и прикладной физики.

Лабораторная работа по общей физике № 27.

Изучение законов движения при помощи машины Атвуда.

Данная работа является примером практического решения обратной задачи динамики, когда по характеру движения тела определяется сила, действующая на него.



Описание установки.

Машина Атвуда представляет собой закрепленный на стене блок, через который перекинута нить с двумя грузами массы M на концах (рис. 1). Первоначально левый груз находится в нижнем положении и удерживается электромагнитом.

На передней панели установки, в которую вмонтирован электросекундомер, расположены два тумблера, первым из которых установка включается в сеть, а с помощью второго сетевое напряжение подается или на электромагнит, или на электросекундомер. При переключении этого тумблера в положение «электросекундомер» одновременно включается электросекундомер и размыкается цепь питания электромагнита.

Для приведения системы грузов в движение служит набор перегрузов двух видов (A и B), внешний вид которых приведен на рис. 2. Этими перегрузами можно увеличивать массы левого и правого грузов на m1 и m2 соответственно.

На вертикальной стойке со шкалой закрепляются на разных высотах платформы П1 и П2. Платформа П1 служит для остановки опускающегося правого груза и размыкает цепь электросекундомера. Платформа П2 предназначена для снятия с опускающегося правого груза перегрузов формы В, что позволяет изменять в процессе движения ускорение системы грузов.

Теория.

Для расчета движения тел в данной установке расставим силы, действующие на левый и правый грузы (см. рис.1), и запишем второй закон Ньютона для каждого тела:



(1)

где T1 и T2 – силы, с которыми нить действует на тела. Проектируя систему уравнений (1) на ось x, получим



(2)

Для дальнейшего решения задачи необходимо использовать следующую идеализацию: считать нить невесомой и нерастяжимой. В этом случае систему (2) можно дополнить еще двумя уравнениями:



(3)

Из уравнений (2) и (3) нетрудно получить соотношение



, (4)

которое устанавливает связь между силой трения и измеряемой на практике величиной a2x.

Для выяснения связи между ускорением a2x и силой трения Fтр рассмотрим простейшие гипотезы о характере силы трения:

1. Пусть при движении грузов сила трения постоянна и направлена против скорости, тогда



. (5)

Если величины и постоянны, то движение получается равнопеременным.

2. Пусть величина силы трения зависит от скорости , тогда

, (6)

и поскольку V меняется, , то есть система движется с переменным ускорением. В зависимости от вида функции F(V) могут получиться разные законы движения.

3. Пусть Fтр, кроме постоянной составляющей F0, содержит член, зависящий от a. Ограничимся рассмотрением простейшего случая, будем считать

, (7)

где  – положительная постоянная величина. В этом случае



. (8)

Иными словами, движение тела будет вновь равнопеременным, если и постоянны.

Проверка перечисленных гипотез о характере силы трения составляет основное содержание данной работы.

Задание.

1. Снять зависимость h от t для трех разных по массе перегрузов (m2 – m1). Сделать из полученных результатов выводы о характере силы трения.

2. Снять зависимость ускорения a2x от массы перегруза (m2 – m1), сохраняя постоянной массу (m2 + m1). Если получится линейная зависимость, определить величины F0 и .

3. Используя платформу П2 для снятия перегрузов вида B, получить зависимость h от t на втором участке движения при различных начальных скоростях и различных значениях массы (m2 – m1).



Вопросы.

1. Получить уравнение (3) из условий невесомости и нерастяжимости нити.

2. Как будет меняться сила трения при возрастании m от 0 до , если начальная скорость грузов равна нулю?

3. Чем определяются постоянные F0 и  в данной установке и можно ли их изменить?



4. Получить зависимость V2x(t) и x2(t) для второго груза, если Fтр = k V2x.




Три вещи ведут к разорению: женщины, скачки и доверие к экспертам. Жорж Помпиду
ещё >>