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 = 4
·2 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 а1, а2, а3.

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 = 4
·2 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.