Лабораторная работа "Изучение движения тел по окружности под действием сил 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: а
1
= 4π
2
R/ T
2
9. Определите высоту маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от
центра шарика до точки подвеса.
10. Рассчитайте значение ускорения по формуле: а
2
= 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: а
3
= F/m.
14. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
15. Сделайте вывод по данным результатов опытов, сравнив а
1,
а
2,
а
3.
Выполнение работы
опыта
Число
оборот
ов
N
Радиус
вращен
ия
R, м
Высота
маятника
h, м
Масса
тела
m, кг
Время
обращен
ия
t, с
Время
обращен
ия
t ср., с
Период
обращения
Т, с
Равнодейс
твующая
сила
F, Н
Ускорение
а
1
, м/с
2
Ускорение
а
2
, м/с
2
Ускорение
а
3
, м/с
2
1
2
20
3
Вычисления.
T = tср. /N =
а
1
= 4π
2
R/ T
2
=
а
2
= g R/ h =
а
3
= F/m =
Сравнение: а
1
а
2
а
3
Вывод:
Контрольные вопросы.
1. Почему при выполнении работы определяли время, за которое совершается
небольшое число оборотов?
2. Определите линейную скорость тела по результатам опытов.