Objetivo: estudo da dependência do alcance de voo de um corpo lançado horizontalmente da altura a partir da qual começou a se mover.

Equipamento: tripé com embreagem e garra, calha arqueada, esfera de aço, marcador de filme, guia do dispositivo para estudo movimento retilíneo, escocês.

Base teórica trabalhar

Se um corpo é lançado horizontalmente de uma certa altura, então seu movimento pode ser considerado como um movimento de inércia ao longo da horizontal e um movimento uniformemente acelerado ao longo da vertical.

O corpo se move horizontalmente de acordo com a primeira lei de Newton, pois, além da força de resistência do lado do ar, que não é levada em consideração, nenhuma força atua sobre ele nessa direção. A força de resistência do ar pode ser desprezada porque pouco tempo o vôo de um corpo lançado de uma pequena altura, a ação dessa força não terá um efeito perceptível no movimento.

A força da gravidade atua sobre o corpo verticalmente, o que lhe confere aceleração. g(aceleração queda livre).

Considerando o movimento do corpo nessas condições como resultado de dois movimentos independentes na horizontal e na vertical, é possível estabelecer a dependência do alcance de voo do corpo com a altura de onde ele é arremessado. Considerando que a velocidade do corpo V no momento do arremesso é direcionado horizontalmente, e o componente vertical da velocidade inicial está ausente, então o tempo de queda pode ser encontrado usando a equação básica movimento uniformemente acelerado:

Onde .

Durante este tempo, o corpo consegue voar horizontalmente, movendo-se uniformemente, a distância. Substituindo o tempo de voo já encontrado nesta fórmula, obtemos a dependência desejada do alcance do voo em altitude e velocidade:

A partir da fórmula resultante, pode-se ver que a distância do arremesso está em dependência quadrática da altura a partir da qual o arremesso é. Por exemplo, se a altitude for quadruplicada, o alcance do voo dobrará; com um aumento de nove vezes na altura, o alcance aumentará por um fator de três, e assim por diante.

Esta conclusão pode ser confirmada de forma mais rigorosa. Deixe quando jogado de uma altura H 1 intervalo será S 1 , quando lançado com a mesma velocidade de uma altura H 2 = 4H 1 intervalo será S 2 .

De acordo com a fórmula (1):

Então dividindo a segunda equação pela primeira, temos:

ou 2)

Essa dependência, obtida teoricamente a partir das equações do movimento uniforme e uniformemente acelerado, é verificada experimentalmente no trabalho.

O jornal investiga o movimento de uma bola que rola por uma calha. A calha é fixada a uma certa altura acima da mesa. Isso garante a direção horizontal da velocidade da bola no momento do início de seu vôo livre.

Duas séries de experimentos são realizadas, nas quais as alturas da seção horizontal da calha diferem por um fator de quatro, e as distâncias são medidas S 1 e S 2, mas que a bola é retirada horizontalmente da calha. Para reduzir a influência no resultado de fatores laterais, o valor médio das distâncias é determinado S 1º e S 2Qua. Comparando as distâncias médias obtidas em cada série de experimentos, eles concluem quão verdadeira é a igualdade (2).

Ordem de serviço

1. Prenda a calha na haste do tripé de forma que sua parte curva fique posicionada horizontalmente a cerca de 10 cm da superfície da mesa. Coloque um filme marcador no local onde a bola deve cair sobre a mesa.

2. Prepare uma tabela para registrar os resultados das medições e cálculos.

número de experiência	H 1m	S 1m	S 1º, m	H 2, m	S 2, m	S 2av, m

3. Teste a bola na borda superior do chute. Determine onde a bola cai na mesa. A bola deve cair em parte do meio filmes. Ajuste a posição do filme, se necessário.

4. Meça a altura da parte horizontal da calha acima da mesa H 1 .

5. Lance a bola da borda superior do chute e meça na superfície da mesa a distância da borda inferior do chute até o local onde a bola caiu S 1 .

6. Repita o experimento 5-6 vezes.

7. Calcule o valor médio da distância S 1Qua.

8. Aumente a altura da calha em 4 vezes. Repita uma série de lançamentos de bolas, meça e calcule H 2 ,S 2 ,S 2sr

9. Verifique a validade da igualdade (2)

10. Calcule a velocidade informada ao corpo na direção horizontal?

perguntas do teste

5. Como o alcance de vôo de um corpo lançado horizontalmente de uma certa altura mudará se a velocidade de lançamento for dobrada?

6. Como e quantas vezes a velocidade de um corpo lançado horizontalmente deve ser alterada para se obter o mesmo alcance de vôo a uma altura que é metade disso?

7. Em que condições movimento curvilíneo?

8. Como deve agir uma força para que um corpo movendo-se em linha reta mude sua direção de movimento?

9. Qual é a trajetória de um corpo lançado horizontalmente?

10. Por que um corpo lançado horizontalmente se move trajetória curvilínea?

12. O que determina o alcance de um corpo lançado horizontalmente?

Se a velocidade \(~\vec \upsilon_0\) não for direcionada verticalmente, o movimento do corpo será curvilíneo.

Considere o movimento de um corpo lançado horizontalmente de uma altura h com a velocidade \(~\vec \upsilon_0\) (Fig. 1). A resistência do ar será desprezada. Para descrever o movimento, é necessário escolher dois eixos de coordenadas - Boi e Oi. A origem das coordenadas é compatível com posição inicial corpo. A Figura 1 mostra que υ 0x= υ 0 , υ 0y=0, g x=0 g y= g.

Então o movimento do corpo será descrito pelas equações:

\(~\upsilon_x = \upsilon_0,\ x = \upsilon_0 t; \qquad (1)\) \(~\upsilon_y = gt,\ y = \frac(gt^2)(2). \qquad (2) \)

Uma análise dessas fórmulas mostra que na direção horizontal a velocidade do corpo permanece inalterada, ou seja, o corpo se move uniformemente. Na direção vertical, o corpo se move uniformemente com aceleração \(~\vec g\), ou seja, da mesma forma que um corpo em queda livre sem velocidade inicial. Vamos encontrar a equação da trajetória. Para fazer isso, da equação (1) encontramos o tempo \(~t = \frac(x)(\upsilon_0)\) e, substituindo seu valor na fórmula (2), obtemos \[~y = \frac( g)(2 \ upsilon^2_0) x^2\] .

Esta é a equação de uma parábola. Portanto, um corpo lançado horizontalmente se move ao longo de uma parábola. A velocidade do corpo em qualquer momento é direcionada tangencialmente à parábola (ver Fig. 1). O módulo de velocidade pode ser calculado usando o teorema de Pitágoras:

\(~\upsilon = \sqrt(\upsilon^2_x + \upsilon^2_y) = \sqrt(\upsilon^2_0 + (gt)^2).\)

Conhecendo a altura h com que o corpo é jogado, você pode encontrar o tempo t 1, através do qual o corpo vai cair para o chão. Neste ponto a coordenada y igual à altura: y 1 = h. Da equação (2) encontramos \[~h = \frac(gt^2_1)(2)\]. Daqui

\(~t_1 = \sqrt(\frac(2h)(g)).\qquad(3)\)

A fórmula (3) determina o tempo de voo do corpo. Durante este tempo, o corpo percorrerá uma distância na direção horizontal eu, que é chamado de alcance de voo e que pode ser encontrado com base na fórmula (1), dado que eu 1 = x. Portanto, \(~l = \upsilon_0 \sqrt(\frac(2h)(g))\) é o alcance de voo do corpo. O módulo da velocidade do corpo neste momento é \(~\upsilon_1 = \sqrt(\upsilon^2_0 + 2gh).\).

Literatura

Aksenovich L. A. Física em ensino médio: Teoria. Tarefas. Testes: Proc. subsídio para instituições que prestam serviços gerais. ambientes, educação / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 15-16.

Trabalho de laboratório (tarefa experimental)

DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE INICIAL DO CORPO,

JOGADO HORIZONTALMENTE

Equipamento: borracha de lápis (borracha), fita métrica, blocos de madeira.

Objetivo: determine experimentalmente o valor da velocidade inicial de um corpo lançado horizontalmente. Avalie a credibilidade do resultado.

Equações de movimento ponto material em projeções no eixo horizontal 0 X e eixo vertical 0y parece com isso:

A componente horizontal da velocidade durante o movimento de um corpo lançado horizontalmente não muda, portanto, a trajetória do corpo durante o voo livre do corpo horizontalmente é determinada da seguinte forma: https://pandia.ru/text/79/ 468/images/image004_28.gif" width="112 " height="44 src="> A partir desta equação, encontre o tempo e substitua a expressão resultante na fórmula anterior. Agora você pode obter Fórmula de cálculo para encontrar a velocidade inicial de um corpo lançado horizontalmente:

Ordem de serviço

1. Preparar folhas para o relatório do trabalho realizado com entradas preliminares.

2. Meça a altura da mesa.

3. Coloque a borracha na borda da mesa. Clique para movê-lo na direção horizontal.

4. Marque o ponto em que o elástico chegará ao chão. Meça a distância do ponto no chão onde a borda da mesa é projetada até o ponto onde o elástico cai no chão.

5. Altere a altura do vôo da borracha colocando um bloco de madeira (ou caixa) sob ela na borda da mesa. Faça o mesmo para o novo caso.

6. Realize pelo menos 10 experimentos, insira os resultados da medição na tabela, calcule a velocidade inicial da borracha, supondo que a aceleração de queda livre seja de 9,81 m/s2.

Tabela de resultados de medição e cálculo

experiência	Altura de voo do corpo	distância de voo do corpo	Velocidade inicial do corpo	Erro absoluto Rapidez
h	s	v 0	D v 0
Média

7. Calcule a magnitude dos erros absolutos e relativos da velocidade inicial do corpo, tire conclusões sobre o trabalho realizado.

perguntas do teste

1. Uma pedra é lançada verticalmente para cima e a primeira metade do caminho se move uniformemente lenta e a segunda metade - uniformemente acelerada. Isso significa que sua aceleração é negativa na primeira metade do caminho e positiva na segunda?

2. Como varia o módulo da velocidade de um corpo lançado horizontalmente?

3. Nesse caso, o objeto que caiu da janela do carro cairá no chão mais cedo: com o carro parado ou em movimento: Despreze a resistência do ar.

4. Em que caso o módulo do vetor deslocamento de um ponto material é igual à trajetória?

Literatura:

1.Giancol D. Física: Em 2 volumes T. 1: Per. do inglês - M.: Mir, 1989, p. 89, tarefa 17.

2. , Tarefas experimentais em física. 9ª a 11ª séries: um livro didático para alunos de instituições de ensino - M.: Verbum-M, 2001, p. 89.

Trabalho de laboratório nº 5 em física 9º ano (respostas) - Estudar o movimento de um corpo lançado horizontalmente

5. Meça em todos os cinco experimentos a altura da queda e o alcance da bola. Insira os dados na tabela.

Uma experiência	h	eu	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
qua	0,325 m	0,206 m	0,8

7. Calcule o absoluto e erro relativo medição direta distância do balão. Registre o resultado da medição em forma de intervalo.

Responda a perguntas de segurança

1. Por que a trajetória de um corpo lançado horizontalmente é meia parábola? Traga provas.

A velocidade de um corpo lançado horizontalmente não varia ao longo do eixo x, mas aumenta ao longo do eixo y devido à ação de uma força g sobre o corpo (aceleração da queda livre).

2. Como o vetor velocidade é direcionado em vários pontos trajetória de um corpo lançado horizontalmente?

O vetor de um corpo lançado horizontalmente é direcionado tangencialmente.

3. O movimento de um corpo lançado horizontalmente é uniformemente acelerado? Por quê?

É. A trajetória de uma bola lançada horizontalmente é curvilínea e uniformemente acelerada, pois esta trajetória é caracterizada por duas direções independentes: a horizontal e a direção de queda livre g, que tem efeito constante sobre o corpo.

Conclusões: aprendeu a calcular o módulo da velocidade inicial de um corpo lançado na direção horizontal e localizado sob a ação da gravidade.

Supertarefa

Usando os resultados do trabalho, determine velocidade final movimento da bola (antes de resistir com um pedaço de papel). Que ângulo essa velocidade faz com a superfície da folha?

10º ano

Laboratório nº 1

Definição de aceleração de queda livre.

Equipamento: uma bola em um fio, um tripé com uma embreagem e um anel, uma fita métrica, um relógio.

Ordem de serviço

Modelo pêndulo matemáticoé uma bola de metal de pequeno raio, suspensa em um longo fio.

comprimento do pêndulo determinado pela distância do ponto de suspensão ao centro da bola (de acordo com a fórmula 1)

Onde - o comprimento do fio desde o ponto de suspensão até o local onde a bola está presa ao fio; é o diâmetro da bola. Comprimento de linha medido com uma régua, diâmetro da esfera - pinça.

Deixando o fio esticado, a bola é retirada da posição de equilíbrio por uma distância muito pequena em relação ao comprimento do fio. Em seguida, a bola é lançada sem dar um empurrão e, ao mesmo tempo, o cronômetro é acionado. Determinar o período de tempot , durante o qual o pêndulo fazn = 50 oscilações completas. O experimento é repetido com outros dois pêndulos. Os resultados experimentais obtidos ( ) são inseridos na tabela.

Número de medição

t , Com

T, s

g, m/s

Pela fórmula (2)

calcule o período de oscilação do pêndulo, e da fórmula

(3) calcule a aceleração de um corpo em queda livreg .

(3)

Os resultados da medição são inseridos na tabela.

Calcular a média aritmética dos resultados da medição e meio erro absoluto . O resultado final das medições e cálculos é expresso como .

10º ano

Laboratório nº 2

Estudando o movimento de um corpo lançado horizontalmente

Objetivo: a medida velocidade inicial corpo jogado horizontalmente investigar a dependência do alcance de voo de um corpo lançado horizontalmente em relação à altura a partir da qual começou a se mover.

Equipamento: tripé com manga e braçadeira, calha curva, bola de metal, uma folha de papel, uma folha de papel carbono, um fio de prumo, uma fita métrica.

Ordem de serviço

A bola rola por uma rampa curva Parte inferior que é horizontal. Distânciah da borda inferior da calha até a mesa deve ser de 40 cm. As garras do grampo devem estar localizadas perto da extremidade superior da calha. Coloque uma folha de papel sob a calha, pressionando-a com um livro para que não se mova durante os experimentos. Marque um ponto nesta folha com um fio de prumo.MAS localizado na mesma vertical com a extremidade inferior da calha. Solte a bola sem empurrar. Observe (aproximadamente) o local na mesa onde a bola cairá enquanto ela rola para fora do chute e flutua no ar. Coloque uma folha de papel no local marcado e nela - uma folha de papel carbono com o lado "de trabalho" para baixo. Pressione essas folhas com um livro para que não se movam durante os experimentos. medir distância de ponto a ponto marcadoMAS . Abaixe a calha de modo que a distância da borda inferior da calha até a mesa seja de 10 cm, repita o experimento.

Depois de sair do chute, a bola se move ao longo de uma parábola, cujo topo está no ponto em que a bola sai do chute. Vamos escolher um sistema de coordenadas, como mostrado na figura. Altura inicial da bola e alcance de voo relacionado pela razão De acordo com esta fórmula, com uma diminuição da altura inicial em 4 vezes, o alcance do voo diminui em 2 vezes. Tendo medido e você pode encontrar a velocidade da bola no momento da separação do chute de acordo com a fórmula