4.2.1. Valmistele vaaka ja punnita ruumis laboratorioavustajan luvalla. Määritä asteikon instrumentaalinen virhe.

4.2.2. Kirjaa mittaustulos vakiomuotoon: m=(m±Δm) [mitta].
5. PÄÄTELMÄT

Ilmoita, onko työn tavoite saavutettu.

Tallenna ruumiinpaino kahdella tavalla.

5.3. Vertaa tuloksia. Vetää johtopäätös
6. VALVONTAKYSYMYKSET

6.1. Mikä on inertiamassa, painovoimamassa, miten ne määritellään? Muotoile inertia- ja painovoimamassan ekvivalenssiperiaate.
6.2. Mitä ovat suorat ja epäsuorat mittaukset? Anna esimerkkejä suorista ja epäsuorista mittauksista.
6.3. Mikä on mitatun arvon absoluuttinen virhe?
6.4 Mikä on mitatun suuren suhteellinen virhe?
6.5 Mikä on mitatun arvon luottamusväli?
6.6. Listaa virhetyypit ja kuvaile niitä lyhyesti.
6.7 Mikä on laitteen tarkkuusluokka? Mikä on laitteen hintajako?
Miten mittaustuloksen instrumentaalivirhe määritetään?
6.8 Miten epäsuoran mittauksen suhteellinen virhe ja absoluuttinen virhe lasketaan.
6.9 Miten lopullisen mittaustuloksen standarditallennus tehdään? Mitä vaatimuksia tulee täyttää?

6.10. Mittaa rungon lineaarinen koko jarrusatulalla. Kirjaa mittaustulos vakiomuotoon.

6.11. Mittaa rungon lineaarinen koko mikrometrillä. Tallenna tulos.

Laboratoriotyö №2.

Tutkimus kehon liikkeestä ympyrässä

1. TYÖN TARKOITUS. Pallon keskikiihtyvyyden määritys sen tasaisen liikkeen aikana ympyrässä.

2. VÄLINEET JA LISÄVARUSTEET. Jalusta kytkimellä ja jalalla, viivain, mittanauha, pallo langalla, paperiarkki, sekuntikello.

LYHYT TEORIA

Koe suoritetaan kartiomaisella heilurilla (kuva 1). Kuvaa kierteeseen ripustettua ympyrää, jolla on säde R. Palloon vaikuttaa kaksi voimaa: painovoima ja langan jännitys. Niiden resultantti luo ympyrän keskustaa kohti suuntautuvan keskikiihtyvyyden. Kiihtyvyysmoduuli voidaan määrittää kinematiikassa:

(1)

Kiihtyvyyden määrittämiseksi on tarpeen mitata ympyrän R säde ja jakso T pallon kiertäminen ympyrän ympäri.
Keskuskiihtyvyys voidaan määrittää myös käyttämällä Newtonin toista lakia:

Valitsemme koordinaattiakselien suunnan kuvan 1 mukaisesti. Projisoimme yhtälön (2) valituille akseleille:

Yhtälöistä (3) ja (4) ja kolmioiden samankaltaisuudesta saadaan:

Kuva 1. . (5)

Siten yhtälöitä (1), (3) ja (5) käyttämällä keskipetaalinen kiihtyvyys voidaan määrittää kolmella tavalla:

. (6)

Komponenttimoduuli F x voidaan mitata suoraan dynamometrillä. Tätä varten vedämme pallon vaakasuoralla dynamometrillä säteen verran R ympyrä (kuva 1) ja määritä dynamometrin lukema. Tässä tapauksessa jousen kimmovoima tasapainottaa vaakakomponenttia F x ja samankokoisia.

Tässä työssä tehtävänä on varmistaa kokeellisesti, että kolmella tavalla saadut keskikiihtyvyyden numeeriset arvot ovat samat (sama absoluuttisten virheiden sisällä).

TYÖTEHTÄVÄ

1. Määritä massa m pallot vaa'alla. Punnitustulos ja mittausvirhe ∆ m kirjoita taulukkoon 1.

2. Piirretään paperille ympyrä, jonka säde on noin 20 cm, mitataan tämä säde, määritetään instrumentaalivirhe ja kirjoitetaan tulokset taulukkoon 1.

3. Aseta kolmijalka heilurin kanssa siten, että langan jatke kulkee ympyrän keskikohdan läpi.

4. Ota lanka sormillasi ripustuskohdasta ja käännä heiluria niin, että pallo kuvaa samaa ympyrää kuin paperille piirretty ympyrä.

5. Ajan laskeminen t, jota varten pallo tekee tietyn määrän kierroksia (esim. N= 30) ja arvioi virhe ∆ t mitat. Tulokset kirjataan taulukkoon 1.

6. Määritä korkeus h kartiomainen heiluri ja instrumentaalivirhe ∆ h. Etäisyys h mitattuna pystysuunnassa pallon keskeltä ripustuskohtaan. Tulokset kirjataan taulukkoon 1.

7. Vedämme palloa vaakasuoralla dynamometrillä ympyrän säteen R suuruiseen etäisyyteen ja määritämme dynamometrin lukeman F= F x ja instrumentaalivirhe ∆ F. Tulokset kirjataan taulukkoon 1.

Pöytä 1.

m

∆m

R

∆R

t

∆t

N

h

∆h

F

∆F

g

∆g

π

∆ π

G

G

mm

mm

Kanssa

Kanssa

mm

mm

H

H

m/s 2

m/s 2

8. Laske jakso T pallon kierto ympyrän ympäri ja virhe ∆ T:

.

9. Kaavojen (6) avulla laskemme keskikiihtyvyyden arvot kolmella tavalla ja keskikiihtyvyyden epäsuorien mittausten absoluuttiset virheet.

PÄÄTELMÄ

Kirjoita ulostuloon vakiomuodossa kolmella tavalla saadut keskikiihtyvyyden arvot. Vertaa saatuja arvoja (katso kohta "Johdanto. Mittausvirheet"). Tee johtopäätös.

TESTIKYSYMYKSIÄ

6.1. Mikä on ajanjakso T

6.2. Kuinka voit kokeellisesti määrittää ajanjakson T pallon ympyrä?

6.3. Mikä on keskikiihtyvyys, miten se voidaan ilmaista kierrosjaksolla ja ympyrän säteellä?

6.4 Mikä on kartiomainen heiluri. Mitkä voimat vaikuttavat kartiomaisen heilurin palloon?

6.5 Kirjoita Newtonin toinen laki kartiomaiselle heilurille.

6.6. Mitä kolmea menetelmää keskipetaalisen kiihtyvyyden määrittämiseksi tarjotaan tässä laboratoriossa?

6.7 Mitä mittalaitteita käytetään määritettäessä taulukossa 1 annettujen fyysisten suureiden arvot?

6.8 Mikä kolmesta keskikiihtyvyyden määritysmenetelmästä antaa mitatun suuren tarkimman arvon?

Lab #3

Samanlaisia ​​tietoja.

Fysiikan laboratoriotyö nro 4 Arvosana 9 (vastaukset) - Kehon liikkeen tutkiminen ympyrässä

3. Laske ja syötä taulukkoon aikavälin keskiarvo , jolla pallo tekee N = 10 kierrosta.

4. Laske ja syötä taulukkoon kiertojakson keskiarvo pallo.

5. Määritä ja syötä taulukkoon kaavan (4) avulla kiihtyvyysmoduulin keskiarvo.

6. Määritä ja syötä taulukkoon kaavojen (1) ja (2) avulla kulma- ja lineaarinopeusmoduulien keskiarvo.

Kokemus	N	t	T	a	ω	v
1	10	12.13	-	-	-	-
2	10	12.2	-	-	-	-
3	10	11.8	-	-	-	-
4	10	11.41	-	-	-	-
5	10	11.72	-	-	-	-
ke	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. Laske absoluuttisen satunnaisvirheen maksimiarvo aikavälin t mittauksessa.

8. Määritä aikavälin t absoluuttinen systemaattinen virhe.

9. Laske aikavälin t suoran mittauksen absoluuttinen virhe.

10. Laske aikavälin suoran mittauksen suhteellinen virhe.

11. Kirjaa aikavälin suoran mittauksen tulos intervallimuotoon.

Vastaa turvakysymyksiin

1. Kuinka pallon lineaarinen nopeus muuttuu sen tasaisella pyörimisliikkeellä suhteessa ympyrän keskipisteeseen?

Lineaarista nopeutta kuvaa suunta ja suuruus (moduuli). Moduuli on vakioarvo, ja suunta voi muuttua tällaisen liikkeen aikana.

2. Miten suhde v = ωR todistetaan?

Koska v = 1/T, syklisen taajuuden suhde jaksoon ja taajuuteen on 2π = VT, josta V = 2πR. Lineaarinopeuden ja kulmanopeuden välinen suhde 2πR = VT, joten V = 2πr/T. (R on piirretyn säde, r on piirretyn säde)

3. Kuinka pallon pyörimisjakso T riippuu sen lineaarisen nopeuden moduulista?

Mitä korkeampi korko, sitä lyhyempi ajanjakso.

Johtopäätökset: Opin määrittämään pyörimisjakson, moduulit, keskikiihtyvyyden, kulma- ja lineaarinopeudet kappaleen tasaisella pyörimisellä ja laskemaan kehon liikkeen aikavälin suorien mittausten absoluuttiset ja suhteelliset virheet.

Supertehtävä

Määritä materiaalipisteen kiihtyvyys sen tasaisen pyörimisen aikana, jos se ajassa Δt = 1 s on ohittanut 1/6 kehästä, jonka lineaarinen nopeusmoduuli v = 10 m/s.

Ympärysmitta:

S = 10 ⋅ 1 = 10 m
l \u003d 10⋅ 6 \u003d 60 m

Ympyrän säde:

r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 m

Kiihtyvyys:

a = v2/r
a \u003d 100 2/10 \u003d 10 m/s 2.

.

minäValmisteluvaihe

Kuvassa on kaavamaisesti esitetty keinu, joka tunnetaan nimellä "jättiläiset askeleet". Selvitä pylvään ympärillä heiluvan henkilön keskivoima, säde, kiihtyvyys ja nopeus. Köyden pituus on 5 m, ihmisen massa 70 kg. Pylväs ja köys muodostavat kierron aikana kulman 300. Määritä jakso, jos heilahduksen pyörimistaajuus on 15 min-1.

Vihje: Painovoima ja köyden kimmovoima vaikuttavat ympyrässä pyörivään kappaleeseen. Niiden tuloksena saadaan keskipitkän kiihtyvyyden keholle.

Syötä laskelmien tulokset taulukkoon:

Käsittelyaika, s

Nopeus

Kiertoaika, s

Kierrossäde, m

Kehon paino, kg

keskivoima, N

kiertonopeus, m/s

keskikiihtyvyys, m/s2

II. päälava

Tavoite:

Laitteet ja materiaalit:

1. Ennen koetta jalustan jalkaan kiinnitetään kierteeseen aiemmin vaa'alla punnittu kuorma.

2. Aseta riippuvan kuorman alle paperiarkki, johon on piirretty ympyrä, jonka säde on 15-20 cm. Aseta ympyrän keskipiste heilurin ripustuspisteen läpi kulkevalle luotiviivalle.

3. Ripustuskohdassa lanka otetaan kahdella sormella ja heiluri saatetaan varovasti kiertoliikkeeseen niin, että heilurin pyörimissäde on sama kuin piirretyn ympyrän säde.

4. Tuo heiluri pyörimään ja laske kierrosten määrä, mittaa aika, jonka aikana nämä kierrokset tapahtuivat.

5. Merkitse mittausten ja laskelmien tulokset taulukkoon.

6. Kokeen aikana löydetty resultanttipainovoima ja kimmovoima lasketaan kuorman ympyräliikkeen parametreistä.

Toisaalta keskivoima voidaan määrittää suhteesta

Tässä massa ja säde tunnetaan jo aikaisemmista mittauksista, ja keskipakovoiman määrittämiseksi toisella tavalla on tarpeen mitata ripustuspisteen korkeus pyörivän pallon yläpuolella. Tätä varten vedä palloa pyörimissäteen verran ja mittaa pystysuora etäisyys pallosta ripustuspisteeseen.

7. Vertaa saatuja tuloksia kahdella eri tavalla ja tee johtopäätös.

IIIohjausvaihe

Jos kotona ei ole vaakaa, työn tarkoitusta ja varusteita voidaan muuttaa.

Tavoite: lineaarisen nopeuden ja keskikiihtyvyyden mittaus tasaisessa ympyräliikkeessä

Laitteet ja materiaalit:

1. Ota 20-30 cm pitkä neula, jossa on kaksoislanka ja työnnä neulan kärki pyyhekumiin, pieneen sipuliin tai muovailuvahapalloon. Saat heilurin.

2. Nosta heiluri langan vapaasta päästä pöydällä makaavan paperiarkin yläpuolelle ja pyöritä tasaisesti paperiarkilla näkyvän ympyrän ympäri. Mittaa sen ympyrän säde, jota pitkin heiluri liikkuu.

3. Saavuta pallon vakaa pyöriminen tiettyä liikerataa pitkin ja käytä kelloa sekuntiosoittimella heilurin 30 kierroksen ajan kiinnittämiseen. Laske lineaarinopeuden ja keskikiihtyvyyden moduulit tunnettujen kaavojen avulla.

4. Tee taulukko tulosten kirjaamiseksi ja täytä se.

Viitteet:

1. Fysiikan etulaboratoriotunnit lukiossa. Opettajien käsikirja muokattu. Ed. 2. - M., "Enlightenment", 1974

2. Shilov työ koulussa ja kotona: mekaniikka.-M .: "Enlightenment", 2007

Päivämäärä__________ FI______________________________________________ luokka 10_____

Laboratoriotyö nro 1 aiheesta:

"VAROIN LIIKKUMISEN TUTKIMUS YMPYRÄSSÄ JOUSTOJEN JA PAINOVOIMIEN VÄLTIMESSÄ".

Tavoite: pallon keskikiihtyvyyden määrittäminen sen tasaisen liikkeen aikana ympyrässä.

Laitteet: kolmijalka kytkimellä ja jalalla, mittanauha, kompassit, dynamometri

laboratorio, vaaka painoilla, paino lankoilla, paperiarkki, viivain, korkki.

Työn teoreettinen osa.

Kokeet suoritetaan kartiomaisella heilurilla. Pieni pallo liikkuu ympyrää, jonka säde on R. Tässä tapauksessa kierre AB, johon pallo on kiinnitetty, kuvaa oikeanpuoleisen pyöreän kartion pintaa. Palloon vaikuttaa kaksi voimaa: painovoima
ja langan kireys (Kuva a). Ne luovat keskikiihtyvyyttä suunnattu sädettä pitkin kohti ympyrän keskustaa. Kiihtyvyysmoduuli voidaan määrittää kinemaattisesti. Se on yhtä suuri kuin:

.

Kiihtyvyyden määrittämiseksi on tarpeen mitata ympyrän säde ja pallon kiertoaika ympyrän ympäri.

Keskipisteinen (normaali) kiihtyvyys voidaan määrittää myös dynamiikan lakien avulla.

Newtonin toisen lain mukaan
. Jaetaan voima komponentteihin ja , suunnattu sädettä pitkin ympyrän keskelle ja pystysuunnassa ylöspäin.

Sitten Newtonin toinen laki kirjoitetaan seuraavasti:

.

Valitsemme koordinaattiakselien suunnan kuvan b mukaisesti. O 1 y -akselin projektioissa pallon liikeyhtälö saa muotoa: 0 = F 2 - mg. Näin ollen F2 = mg: komponentti tasapainottaa painovoimaa
pallolla toimiminen.

Kirjoitetaan Newtonin toinen laki projektioissa O 1 x -akselille: ma n = F 1 . Täältä
.

Moduulikomponentti F1 voidaan määrittää eri tavoin. Ensinnäkin tämä voidaan tehdä kolmioiden OAB ja FBF 1 samankaltaisuudesta:

.

Täältä
ja
.

Toiseksi komponentin F 1 moduuli voidaan mitata suoraan dynamometrillä. Tätä varten vedämme palloa vaakasuoralla dynamometrillä ympyrän säteen R mukaiseen etäisyyteen (kuva c) ja määritämme dynamometrin lukeman. Tässä tapauksessa jousen kimmovoima tasapainottaa komponenttia .

Verrataan kaikkia kolmea lauseketta n:lle:

,
,
ja varmista, että ne ovat lähellä toisiaan.

Edistyminen.

1. Määritä vaa'an pallon massa 1 g:n tarkkuudella.

2. Kiinnitä kierteeseen ripustettu pallo jalustan jalkaan korkinpalalla.

3 . Piirrä paperille ympyrä, jonka säde on 20 cm. (R= 20 cm = _______ m).

4. Asetamme kolmijalan heilurin kanssa siten, että johdon jatke kulkee ympyrän keskikohdan läpi.

5 . Ota lanka sormillasi ripustuskohdasta ja aseta heiluri pyörivään liikkeeseen

paperiarkin päälle niin, että pallo kuvaa samaa ympyrää kuin paperille piirretty.

6. Laskemme ajan, jonka aikana heiluri tekee 50 täyttä kierrosta (N = 50).

7. Laske heilurin kierrosaika kaavalla: T = t / N.

8 . Laske keskikiihtyvyyden arvo kaavalla (1):

=

9 . Määritä kartiomaisen heilurin korkeus (h). Mittaa tätä varten pystysuora etäisyys pallon keskustasta ripustuspisteeseen.

10 . Laske keskikiihtyvyyden arvo kaavalla (2):

=

11. Vedä pallo vaakasuoraan dynamometrillä ympyrän säteen verran ja mittaa komponentin moduuli .

Sitten lasketaan kiihtyvyys kaavalla (3): =

12. Mittausten ja laskelmien tulokset kirjataan taulukkoon.

Ympyrän säde R , m	Nopeus N	t , Kanssa	Kiertojakso T = t / N	heilurin korkeus h , m	Pallon massa m , kg	Keskikiihdytys neiti 2	Keskikiihdytys neiti 2	Keskikiihdytys neiti 2

13 . Vertaa saatuja kolmea keskikiihtyvyysmoduulin arvoa.

__________________________________________________________________________ PÄÄTELMÄ:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Lisäksi:

Etsi epäsuoran mittauksen a u suhteellinen ja absoluuttinen virhe (1) ja (3):

Formula 1). _______ ; Δa c \u003d a c \u003d ________;

Kaava (3). _____________; Δa c \u003d a c \u003d _______.

3. Laske ja syötä taulukkoon aikavälin keskiarvo<t> jota varten pallo tekee N= 10 kierrosta.

4. Laske ja syötä taulukkoon kiertojakson keskiarvo<T> pallo.

5. Määritä ja syötä taulukkoon kaavan (4) avulla kiihtyvyysmoduulin keskiarvo.

6. Määritä ja syötä taulukkoon kaavojen (1) ja (2) avulla kulma- ja lineaarinopeusmoduulien keskiarvo.

Kokemus	N	t	T	a	ω	v
1	10	12.13	—	—	—	—
2	10	12.2	—	—	—	—
3	10	11.8	—	—	—	—
4	10	11.41	—	—	—	—
5	10	11.72	—	—	—	—
ke	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. Laske absoluuttisen satunnaisvirheen maksimiarvo aikavälin mittauksessa t.

8. Määritä aikavälin absoluuttinen systemaattinen virhe t .

9. Laske aikavälin suoran mittauksen absoluuttinen virhe t .

10. Laske aikavälin suoran mittauksen suhteellinen virhe.

11. Kirjaa aikavälin suoran mittauksen tulos intervallimuotoon.

Vastaa turvakysymyksiin

1. Kuinka pallon lineaarinen nopeus muuttuu sen tasaisella pyörimisliikkeellä suhteessa ympyrän keskipisteeseen?

Lineaarista nopeutta kuvaa suunta ja suuruus (moduuli). Moduuli on vakioarvo, ja suunta voi muuttua tällaisen liikkeen aikana.

2. Miten suhde todistetaan v = ωR?

Koska v = 1/T, syklisen taajuuden suhde jaksoon ja taajuuteen on 2π = VT, josta V = 2πR. Lineaarinopeuden ja kulmanopeuden välinen suhde 2πR = VT, joten V = 2πr/T. (R on rajatun säde, r on piirretyn säde)

3. Kuinka kiertoaika riippuu T pallo sen lineaarisen nopeuden moduulista?

Mitä korkeampi korko, sitä lyhyempi ajanjakso.

Johtopäätökset: oppinut määrittämään pyörimisjakson, moduulit, keskikiihtyvyyden, kulma- ja lineaarinopeudet kappaleen tasaisella pyörimisellä ja laskemaan kehon liikkeen aikavälin suorien mittausten absoluuttiset ja suhteelliset virheet.

Supertehtävä

Määritä materiaalipisteen kiihtyvyys sen tasaisen pyörimisen aikana, jos Δ t\u003d 1 s se kulki 1/6 kehästä, jolla on lineaarinen nopeusmoduuli v= 10 m/s.

Ympärysmitta:

S = 10 ⋅ 1 = 10 m
l \u003d 10⋅ 6 \u003d 60 m

Ympyrän säde:

r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 m

Kiihtyvyys:

a = v 2/r
a = 100 2/10 = 10 m/s2.