Objektif: studi tentang ketergantungan jarak terbang suatu benda yang dilempar secara horizontal pada ketinggian dari mana ia mulai bergerak.
Peralatan: tripod dengan kopling dan cakar, parasut arkuata, bola baja, penanda film, panduan perangkat untuk belajar gerak lurus, Scotch.
Landasan teori kerja
Jika sebuah benda dilempar mendatar dari ketinggian tertentu, maka geraknya dapat dianggap sebagai gerak horizontal dengan kelembaman dan gerak vertikal dipercepat beraturan.
Benda bergerak horizontal sesuai dengan hukum pertama Newton, karena selain gaya hambatan dari sisi udara, yang tidak diperhitungkan, tidak ada gaya yang bekerja padanya ke arah ini. Gaya hambatan udara dapat diabaikan karena waktu yang singkat penerbangan tubuh yang dilempar dari ketinggian kecil, aksi gaya ini tidak akan memiliki efek nyata pada gerakan.
Gaya gravitasi bekerja pada tubuh secara vertikal, yang memberikan percepatan padanya. g(percepatan jatuh bebas).
Mempertimbangkan pergerakan tubuh dalam kondisi seperti itu sebagai hasil dari dua gerakan independen secara horizontal dan vertikal, dimungkinkan untuk menetapkan ketergantungan jarak terbang tubuh pada ketinggian dari mana ia dilemparkan. Mempertimbangkan bahwa kecepatan tubuh V pada saat lemparan diarahkan mendatar, dan tidak ada komponen vertikal dari kecepatan awal, maka waktu jatuh dapat dicari dengan menggunakan persamaan dasar gerak dipercepat seragam:
Di mana .
Selama waktu ini, tubuh berhasil terbang secara horizontal, bergerak secara seragam, jarak . Mengganti waktu penerbangan yang sudah ditemukan ke dalam rumus ini, kami memperoleh ketergantungan yang diinginkan dari rentang penerbangan pada ketinggian dan kecepatan:
Dari rumus yang dihasilkan, dapat dilihat bahwa jarak lemparan bergantung pada kuadrat dari ketinggian tempat lemparan. Misalnya, jika ketinggiannya empat kali lipat, jangkauan penerbangannya akan berlipat ganda; dengan peningkatan sembilan kali lipat tinggi, jangkauan akan meningkat dengan faktor tiga, dan seterusnya.
Kesimpulan ini dapat dikonfirmasi lebih ketat. Biarkan ketika dilempar dari ketinggian H 1 rentang akan menjadi S 1 , ketika dilempar dengan kecepatan yang sama dari ketinggian H 2 = 4H 1 rentang akan menjadi S 2 .
Menurut rumus (1):
Kemudian membagi persamaan kedua dengan yang pertama, kita mendapatkan:
atau 2)
Ketergantungan ini, diperoleh secara teoritis dari persamaan gerak seragam dan dipercepat seragam, diverifikasi secara eksperimental dalam pekerjaan.
Makalah ini menyelidiki gerakan bola yang menggelinding ke bawah parasut. Parasut dipasang pada ketinggian tertentu di atas meja. Ini memastikan arah horizontal kecepatan bola pada saat awal penerbangan bebasnya.
Dua rangkaian percobaan dilakukan, di mana ketinggian bagian horizontal selokan berbeda dengan faktor empat, dan jarak diukur S 1 dan S 2, tetapi bola dikeluarkan dari parasut secara horizontal. Untuk mengurangi pengaruh pada hasil faktor samping, nilai rata-rata jarak ditentukan S 1sr dan S 2Rabu. Membandingkan jarak rata-rata yang diperoleh dalam setiap rangkaian percobaan, mereka menyimpulkan seberapa benar persamaan (2).
Perintah kerja
1. Pasang chute pada batang tripod sehingga bagian lengkungnya berada pada posisi horizontal sekitar 10 cm dari permukaan meja. Tempatkan film penanda di tempat bola seharusnya jatuh di atas meja.
2. Siapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran dan perhitungan.
| nomor pengalaman | H 1m | S 1m | S 1sr, m | H 2, m | S 2, m | S 2av, m |
3. Uji lari bola dari tepi atas parasut. Tentukan di mana bola jatuh di atas meja. Bola harus jatuh ke dalam bagian tengah film. Sesuaikan posisi film jika perlu.
4. Ukur tinggi bagian horizontal talang di atas meja H 1 .
5. Luncurkan bola dari tepi atas parasut dan ukur di permukaan meja jarak dari tepi bawah parasut ke tempat bola jatuh S 1 .
6. Ulangi percobaan 5-6 kali.
7. Hitung nilai rata-rata jarak S 1Rabu.
8. Tingkatkan ketinggian parasut sebanyak 4 kali. Ulangi serangkaian peluncuran bola, ukur dan hitung H 2 ,S 2 ,S 2sr
9. Periksa validitas persamaan (2)
10. Hitung kecepatan yang dilaporkan ke tubuh dalam arah horizontal?
5. Bagaimana jarak terbang sebuah benda yang dilempar secara horizontal dari ketinggian tertentu akan berubah jika kecepatan lemparnya digandakan?
6. Berapa dan berapa kali kecepatan benda yang dilempar secara horizontal harus diubah untuk mendapatkan jarak terbang yang sama pada ketinggian setengahnya?
7. Dalam kondisi apa? gerak lengkung?
8. Bagaimana gaya harus bekerja agar benda yang bergerak lurus mengubah arah geraknya?
9. Bagaimana lintasan benda yang dilempar secara horizontal?
10. Mengapa benda yang dilempar bergerak horizontal? lintasan lengkung?
12. Apa yang menentukan jangkauan tubuh yang dilempar secara horizontal?
Jika kecepatan \(~\vec \upsilon_0\) tidak diarahkan secara vertikal, maka gerak benda akan melengkung.
Perhatikan gerak sebuah benda yang dilempar mendatar dari ketinggian h dengan kecepatan \(~\vec \upsilon_0\) (Gbr. 1). Hambatan udara akan diabaikan. Untuk menggambarkan gerakan, perlu untuk memilih dua sumbu koordinat - Sapi dan Oy. Asal koordinat kompatibel dengan posisi awal tubuh. Gambar 1 menunjukkan bahwa υ 0x= υ 0 , υ 0y=0, g x=0 g y= g.
Maka gerak benda tersebut akan dijelaskan dengan persamaan :
\(~\upsilon_x = \upsilon_0,\ x = \upsilon_0 t; \qquad (1)\) \(~\upsilon_y = gt,\ y = \frac(gt^2)(2).\qquad (2) \)
Analisis formula ini menunjukkan bahwa dalam arah horizontal kecepatan tubuh tetap tidak berubah, yaitu tubuh bergerak secara seragam. Dalam arah vertikal, benda bergerak beraturan dengan percepatan \(~\vec g\), yaitu, dengan cara yang sama seperti benda yang jatuh bebas tanpa kecepatan awal. Mari kita cari persamaan lintasannya. Untuk melakukannya, dari persamaan (1) kita cari waktu \(~t = \frac(x)(\upsilon_0)\) dan, dengan mensubstitusi nilainya ke rumus (2), kita memperoleh\[~y = \frac( g)(2 \ upsilon^2_0) x^2\] .
Ini adalah persamaan parabola. Oleh karena itu, sebuah benda yang dilemparkan secara horizontal bergerak sepanjang parabola. Kecepatan tubuh setiap saat diarahkan secara tangensial ke parabola (lihat Gambar 1). Modulus kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan teorema Pythagoras:
\(~\upsilon = \sqrt(\upsilon^2_x + \upsilon^2_y) = \sqrt(\upsilon^2_0 + (gt)^2).\)
Mengetahui ketinggian h dengan mana tubuh dilemparkan, Anda dapat menemukan waktu t 1 , melalui mana tubuh akan jatuh ke tanah. Pada titik ini koordinat kamu sama dengan tinggi: kamu 1 = h. Dari persamaan (2) kita temukan \[~h = \frac(gt^2_1)(2)\]. Dari sini
\(~t_1 = \sqrt(\frac(2j)(g)).\qquad(3)\)
Formula (3) menentukan waktu terbang tubuh. Selama waktu ini, tubuh akan menempuh jarak dalam arah horizontal aku, yang disebut jarak terbang dan yang dapat ditemukan berdasarkan rumus (1), diberikan bahwa aku 1 = x. Oleh karena itu, \(~l = \upsilon_0 \sqrt(\frac(2h)(g))\) adalah jarak terbang tubuh. Modulus kecepatan benda pada saat ini adalah \(~\upsilon_1 = \sqrt(\upsilon^2_0 + 2gh).\).
literatur
Aksenovich L.A. Fisika di sekolah menengah atas: Teori. Tugas. Tes: Prok. tunjangan untuk lembaga yang menyediakan umum. lingkungan, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 15-16.
Pekerjaan laboratorium (tugas eksperimental)
PENENTUAN KECEPATAN AWAL BADAN,
DIBUAT SECARA HORIZONTAL
Peralatan: penghapus pensil (penghapus), pita pengukur, balok kayu.
Objektif: secara eksperimental tentukan nilai kecepatan awal sebuah benda yang dilempar secara horizontal. Menilai kredibilitas hasil.
persamaan gerak poin materi dalam proyeksi pada sumbu horizontal 0 X dan sumbu vertikal 0kamu terlihat seperti ini:
Komponen horizontal kecepatan selama pergerakan tubuh yang dilempar secara horizontal tidak berubah, oleh karena itu, jalur tubuh selama penerbangan bebas tubuh secara horizontal ditentukan sebagai berikut: https://pandia.ru/text/79/ 468/images/image004_28.gif" width="112 " height="44 src="> Dari persamaan ini, cari waktu dan substitusikan ekspresi yang dihasilkan ke dalam rumus sebelumnya. Sekarang Anda bisa mendapatkan rumus perhitungan untuk menemukan kecepatan awal sebuah benda yang dilemparkan secara horizontal:
Perintah kerja
1. Siapkan lembar untuk laporan pekerjaan yang dilakukan dengan entri awal.
2. Ukur tinggi meja.
3. Letakkan penghapus di tepi meja. Klik untuk memindahkannya ke arah horizontal.
4. Tandai tempat di mana karet akan mencapai lantai. Ukur jarak dari titik di lantai di mana ujung meja diproyeksikan ke titik di mana karet gelang jatuh di lantai.
5. Ubah ketinggian terbang penghapus dengan menempatkan balok kayu (atau kotak) di bawahnya di tepi meja. Lakukan hal yang sama untuk kasus baru.
6. Lakukan minimal 10 percobaan, masukkan hasil pengukuran pada tabel, hitung kecepatan awal penghapus, dengan asumsi percepatan jatuh bebas adalah 9,81 m/s2.
Tabel hasil pengukuran dan perhitungan
|
pengalaman | Tinggi badan terbang | jangkauan penerbangan tubuh | Kecepatan tubuh awal | Kesalahan mutlak kecepatan |
h | s | v 0 | D v 0 |
|
Rata-rata |
7. Hitung besar kesalahan absolut dan relatif dari kecepatan awal benda, buat kesimpulan tentang pekerjaan yang dilakukan.
pertanyaan tes
1. Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dan paruh pertama jalan bergerak lambat secara seragam, dan paruh kedua dipercepat secara seragam. Apakah ini berarti percepatannya negatif pada paruh pertama jalan, dan positif pada paruh kedua?
2. Bagaimana modulus kecepatan benda yang dilempar secara horizontal berubah?
3. Dalam hal ini benda yang jatuh dari jendela mobil akan jatuh ke tanah lebih awal: saat mobil diam atau saat bergerak: Abaikan hambatan udara.
4. Dalam hal apa modul vektor perpindahan suatu titik material sama dengan lintasannya?
Literatur:
1.Giancoli D. Fisika: Dalam 2 jilid T. 1: Per. dari bahasa Inggris - M.: Mir, 1989, hal. 89, tugas 17.
2. , Tugas eksperimental dalam fisika. Kelas 9-11: buku teks untuk siswa lembaga pendidikan - M .: Verbum-M, 2001, hlm. 89.
Pekerjaan laboratorium No. 5 dalam fisika Kelas 9 (jawaban) - Mempelajari gerakan benda yang dilempar secara horizontal
5. Ukur dalam kelima percobaan tinggi jatuh dan jangkauan bola. Masukkan data ke dalam tabel.
| Pengalaman | h | aku | v |
| 1 | 0,33 m | 0,195 m | |
| 2 | 0,32 m | 0,198 m | |
| 3 | 0,325 m | 0,205 m | |
| 4 | 0,33 m | 0,21 m | |
| 5 | 0,32 m | 0,22 m | |
| Menikahi | 0,325 m | 0,206 m | 0,8 |
7. Hitung nilai mutlak dan Kesalahan relatif pengukuran langsung jarak balon. Catat hasil pengukuran dalam bentuk interval.
Jawab pertanyaan keamanan
1. Mengapa lintasan sebuah benda dilemparkan secara horizontal setengah parabola? Bawa bukti.
Kecepatan benda yang dilempar secara horizontal tidak berubah sepanjang sumbu x, tetapi meningkat sepanjang sumbu y karena aksi gaya g pada benda (percepatan jatuh bebas).
2. Bagaimana vektor kecepatan diarahkan ke dalam berbagai titik lintasan benda yang dilempar mendatar?
Vektor benda yang dilempar secara horizontal diarahkan secara tangensial.
3. Apakah gerak sebuah benda yang dilempar secara horizontal dipercepat secara beraturan? Mengapa?
Adalah. Lintasan bola yang dilempar secara horizontal berbentuk lengkung dan dipercepat secara seragam, karena lintasan ini dicirikan oleh dua arah independen: horizontal dan arah jatuh bebas g, yang memiliki efek konstan pada tubuh.
Temuan: belajar menghitung modulus kecepatan awal sebuah benda yang dilemparkan dalam arah horizontal dan terletak di bawah aksi gravitasi.
tugas super
Dengan menggunakan hasil kerja, tentukan kecepatan akhir pergerakan bola (sebelum menolaknya dengan selembar kertas). Berapa sudut yang dibuat kecepatan ini dengan permukaan lembaran?
Kelas 10
Lab #1
Pengertian percepatan jatuh bebas.
Peralatan: bola di atas seutas benang, tripod dengan kopling dan cincin, pita pengukur, jam.
Perintah kerja
Model bandul matematika adalah bola logam jari-jari kecil, tergantung pada benang panjang.
panjang bandul ditentukan oleh jarak dari titik suspensi ke pusat bola (menurut formula 1)
di mana - panjang benang dari titik suspensi ke tempat bola dipasang pada benang; adalah diameter bola. Panjang benang diukur dengan penggaris, diameter bola - kaliper.
Membiarkan benang kencang, bola dipindahkan dari posisi setimbang dengan jarak yang sangat kecil dibandingkan dengan panjang benang. Kemudian bola dilepaskan tanpa memberikan dorongan, dan pada saat yang sama stopwatch dihidupkan. Tentukan periode waktunyat , selama pendulum membuatn = 50 getaran penuh. Percobaan diulangi dengan dua bandul lainnya. Hasil percobaan yang diperoleh ( ) dimasukkan ke dalam tabel.
Nomor pengukuran
t , dengan
T, s
g, m/s
Dengan rumus (2)
hitung periode osilasi bandul, dan dari rumus
(3) hitung percepatan benda yang jatuh bebasg .
(3)
Hasil pengukuran dimasukkan ke dalam tabel.
Hitung mean aritmatika dari hasil pengukuran dan tengah kesalahan mutlak
.Hasil akhir pengukuran dan perhitungan dinyatakan sebagai 
.
Kelas 10
Lab No.2
Mempelajari gerak benda yang dilempar mendatar
Objektif: ukuran kecepatan awal tubuh terlempar horizontal untuk menyelidiki ketergantungan jarak terbang dari sebuah benda yang dilempar secara horizontal pada ketinggian dari mana ia mulai bergerak.
Peralatan: tripod dengan lengan dan penjepit, parasut melengkung, bola logam, selembar kertas, selembar kertas karbon, garis tegak lurus, pita pengukur.
Perintah kerja
Bola menggelinding menuruni parasut yang melengkung Bagian bawah yang mendatar. Jarakh dari tepi bawah saluran ke meja harus 40 cm. Rahang penjepit harus terletak di dekat ujung atas saluran. Letakkan selembar kertas di bawah parasut, tekan dengan buku agar tidak bergerak selama percobaan. Tandai satu titik pada lembar ini dengan garis tegak lurus.TETAPI terletak pada vertikal yang sama dengan ujung bawah talang. Lepaskan bola tanpa mendorong. Catat (kurang-lebih) tempat di meja di mana bola akan mendarat saat menggelinding dari parasut dan melayang di udara. Tempatkan selembar kertas di tempat yang ditandai, dan di atasnya - selembar kertas karbon dengan sisi "bekerja" menghadap ke bawah. Tekan lembaran-lembaran ini dengan sebuah buku agar tidak bergerak selama percobaan. mengukur jarak dari titik yang ditandai ke titikTETAPI . Turunkan parasut sehingga jarak dari tepi bawah parasut ke meja adalah 10 cm, ulangi percobaan.
Setelah meninggalkan parabola, bola bergerak sepanjang parabola, yang puncaknya berada pada titik di mana bola meninggalkan parabola. Mari kita pilih sistem koordinat, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Tinggi bola awal dan jangkauan penerbangan berhubungan dengan rasio Menurut rumus ini, dengan penurunan ketinggian awal sebanyak 4 kali, jarak terbang berkurang 2 kali. Setelah diukur dan Anda dapat menemukan kecepatan bola pada saat pemisahan dari parasut sesuai dengan rumus 
