4.2.1. Forbered vægte og vej kroppen med laboratorieassistentens tilladelse. Bestem den instrumentelle fejl på skalaerne.

4.2.2. Skriv måleresultatet ned i standardform: m=(m±Δm) [dimension].
5. KONKLUSION

Angiv, om målet med arbejdet er nået.

Registrer dine kropsvægtmålinger på to måder.

5.3. Sammenlign resultater. Træk en konklusion
6. KONTROLSPØRGSMÅL

6.1. Hvad er inertimasse, gravitationsmasse, hvordan bestemmes de? Formuler princippet om ækvivalens af inerti- og gravitationsmasse.
6.2. Hvad er direkte målinger og indirekte målinger? Giv eksempler på direkte og indirekte målinger.
6.3. Hvad er den absolutte fejl af den målte mængde?
6.4. Hvad er den relative fejl af den målte størrelse?
6.5. Hvad er konfidensintervallet for den målte værdi?
6.6. Angiv fejltyperne og giv en kort beskrivelse af dem.
6.7. Hvad er enhedens nøjagtighedsklasse? Hvad er divisionsprisen for enheden?
Hvordan bestemmes den instrumentelle fejl i et måleresultat?
6.8. Hvordan den relative fejl og den absolutte fejl ved indirekte måling beregnes.
6.9. Hvordan registreres det endelige måleresultat på en standard måde? Hvilke krav skal opfyldes?

6.10. Mål den lineære størrelse af kroppen med en skydelære. Registrer måleresultatet i standardform.

6.11. Mål den lineære størrelse af kroppen med et mikrometer. Skriv resultatet ned.

Laboratoriearbejde nr. 2.

At studere en krops bevægelse i en cirkel

1. FORMÅL MED ARBEJDET. Bestemmelse af centripetalaccelerationen af ​​en kugle under dens ensartede bevægelse i en cirkel.

2. ENHEDER OG TILBEHØR. Et stativ med en kobling og fod, en lineal, et målebånd, en kugle på en snor, et ark papir, et stopur.

KORT TEORI

Forsøget udføres med et konisk pendul (fig. 1). Lad en kugle ophængt i en tråd beskrive en cirkel med en radius R. Der er to kræfter, der virker på bolden: tyngdekraften og trådens spænding. Deres resultat skaber en centripetal acceleration rettet mod midten af ​​cirklen. Accelerationsmodulet kan bestemmes ved hjælp af kinematik:

(1)

For at bestemme accelerationen er det nødvendigt at måle radius af cirklen R og perioden T rotation af bolden i en cirkel.
Centripetal acceleration kan også bestemmes ved hjælp af Newtons 2. lov:

Vi vælger retningen af ​​koordinatakserne som vist i fig. 1. Lad os projicere ligning (2) på de valgte akser:

Fra ligning (3) og (4) og fra trekanters lighed får vi:

Fig.1. . (5)

Ved hjælp af ligning (1), (3) og (5) kan centripetalacceleration således bestemmes på tre måder:

. (6)

Komponentmodul F x kan måles direkte med et dynamometer. For at gøre dette trækker vi bolden med et vandret dynamometer til en afstand svarende til radius R cirkel (fig. 1), og bestem dynamometeraflæsningen. I dette tilfælde afbalancerer fjederens elastiske kraft den vandrette komponent F x og lige store.

I dette arbejde er opgaven at verificere eksperimentelt, at de numeriske værdier af centripetalacceleration opnået ved tre metoder vil være de samme (det samme inden for grænserne for absolutte fejl).

ARBEJDSOPGAVE

1. Bestem massen m bold på vægten. Vejeresultat og instrumentel fejl ∆ m registrere i tabel 1.

2. Tegn en cirkel med en radius på cirka 20 cm på et ark papir Vi måler denne radius, bestemmer instrumentfejlen og skriver resultaterne i tabel 1.

3. Vi placerer stativet med pendulet, så fortsættelsen af ​​tråden passerer gennem midten af ​​cirklen.

4. Tag tråden med fingrene ved ophængningspunktet og drej pendulet, så kuglen beskriver samme cirkel som cirklen tegnet på papir.

5. Nedtælling af tiden t, hvor bolden foretager et givet antal omdrejninger (f.eks. N= 30) og estimer fejlen ∆ t målinger. Resultaterne er registreret i tabel 1.

6. Bestem højden h konisk pendul og instrumental fejl ∆ h. Afstand h målt lodret fra midten af ​​bolden til ophængningspunktet. Resultaterne er registreret i tabel 1.

7. Ved hjælp af et vandret dynamometer trækker vi kuglen til en afstand svarende til radius R af cirklen, og bestemmer dynamometeraflæsningen F= F x og instrumentel fejl ∆ F. Resultaterne er registreret i tabel 1.

Tabel 1.

m

∆m

R

∆R

t

∆t

N

h

∆h

F

∆F

g

∆g

π

∆ π

G

G

mm

mm

Med

Med

mm

mm

N

N

m/s 2

m/s 2

8. Beregn perioden T rotation af bolden i en cirkel og fejl ∆ T:

.

9. Ved hjælp af formlerne (6) beregner vi værdierne af centripetalacceleration på tre måder og de absolutte fejl af indirekte målinger af centripetalacceleration.

KONKLUSION

I outputtet, nedskriv i standardform værdierne for centripetalacceleration opnået på tre måder. Sammenlign de opnåede værdier (se afsnittet "Indledning. Målefejl"). Træk en konklusion.

KONTROLSPØRGSMÅL

6.1. Hvad er en periode T

6.2. Hvordan kan du eksperimentelt bestemme perioden T rotation af bolden i en cirkel?

6.3. Hvad er centripetalacceleration, hvordan kan det udtrykkes gennem omdrejningsperioden og gennem cirklens radius?

6.4. Hvad er et konisk pendul? Hvilke kræfter virker på kuglen af ​​et konisk pendul?

6.5. Skriv Newtons 2. lov for et konisk pendul ned.

6.6. Hvilke tre måder at bestemme centripetalacceleration er foreslået i dette laboratorium?

6.7. Hvilke måleanordninger bruges til at bestemme værdierne af de fysiske størrelser angivet i tabel 1?

6.8. Hvilken af ​​de tre metoder til bestemmelse af centripetalacceleration giver den mest nøjagtige værdi af den målte størrelse?

Laboratoriearbejde nr. 3

Relateret information.

Studiet af en krops bevægelse i en cirkel under påvirkning af elasticitet og tyngdekraft.

Formålet med arbejdet: bestemmelse af en bolds centripetalacceleration under dens ensartede bevægelse i en cirkel.

Udstyr: et stativ med en kobling og en fod, et målebånd, et kompas, et laboratoriedynamometer, en vægt med vægte, en kugle på en snor, et stykke kork med hul, et ark papir, en lineal.

1. Lad os bringe lasten i rotation langs en tegnet cirkel med radius R= 20 cm. Vi måler radius med en nøjagtighed på 1 cm. Lad os måle den tid, hvor kroppen vil lave N=30 omdrejninger.

2. Bestem den lodrette højde h af det koniske pendul fra midten af ​​kuglen til ophængningspunktet. h=60,0 +- 1 cm.

3. Vi trækker bolden med et vandret placeret dynamometer til en afstand svarende til radius af cirklen og måler modulet af komponenten F1 F1 = 0,12 N, massen af ​​bolden m = 30 g + - 1 g.

4. Vi indtaster måleresultaterne i en tabel.

5.Beregn en ved hjælp af formlerne i tabellen.

6. Resultatet af beregningen indtastes i tabellen.

Konklusion: Ved at sammenligne de opnåede tre værdier af centripetalaccelerationsmodulet er vi overbevist om, at de er omtrent ens. Dette bekræfter rigtigheden af ​​vores målinger.

For 9. klasse (I.K.Kikoin, A.K.Kikoin, 1999),
opgave №5
til kapitlet" LABORATORIE ARBEJDER».

Formålet med arbejdet: at sikre, at når et legeme bevæger sig i en cirkel under påvirkning af flere kræfter, er deres resultant lig med produktet af kropsmassen og accelerationen: F = ma. Hertil anvendes et konisk pendul (fig. 178, a).

På en krop fastgjort til en tråd (i arbejde er dette en belastning lavet af

sæt i mekanik) virker tyngdekraften F 1 og den elastiske kraft F 2. Deres resultant er lig med

Kraft F giver centripetalacceleration til belastningen

(r er radius af cirklen, langs hvilken lasten bevæger sig, T er perioden for dens omdrejning).

For at finde perioden er det praktisk at måle tiden t for et vist antal N omdrejninger. Så T =

Modulet for resultanten F af kræfterne F 1 og F 2 kan måles ved at kompensere for det med den elastiske kraft F af dynamometerfjederstyringen som vist i figur 178, b.

Ifølge Newtons anden lov,

Ved udskiftning i

dette er ligheden af ​​de eksperimentelt opnåede værdier F ynp , m og a det kan vise sig, at venstre side af denne lighed adskiller sig fra enhed. Dette giver os mulighed for at estimere eksperimentets fejl.

Måleværktøj: 1) lineal med millimeterinddelinger; 2) et ur med en sekundviser; 3) dynamometer.

Materialer: 1) stativ med kobling og ring; 2) stærk tråd; 3) et ark papir med en tegnet cirkel med en radius på 15 cm; 4) vægt fra mekaniksættet.

Arbejdsordre

1. Bind en ca. 45 cm lang tråd til en vægt og hæng den fra stativringen.

2. En af eleverne tager fat i tråden ved ophængningspunktet med to fingre og roterer pendulet.

3. Til den anden elev skal du bruge et bånd til at måle radius r af cirklen, som lasten bevæger sig langs. (Du kan på forhånd tegne en cirkel på papir og sætte pendulet i bevægelse langs denne cirkel.)

4. Bestem omdrejningsperioden T for pendulet ved hjælp af et ur med en sekundviser.

For at gøre dette siger eleven, der roterer pendulet i takt med dets omdrejninger, højt: nul, nul osv. Den anden elev med et ur i hænderne, efter at have fanget det praktiske øjeblik i sekundviseren til at begynde at tælle, siger: "nul", hvorefter den første elev højt tæller antallet af omdrejninger. Efter optælling af 30-40 omdrejninger registreres tidsintervallet t. Forsøget gentages fem gange.

5. Beregn den gennemsnitlige accelerationsværdi ved hjælp af formel (1), idet du tager i betragtning, at med en relativ fejl på højst 0,015 kan vi antage π 2 = 10.

6. Mål modulet af det resulterende F ved at afbalancere det med den elastiske kraft fra dynamometerfjederen (se fig. 178, b).

7. Indtast måleresultaterne i tabellen:

8. Sammenlign holdning

med enhed og drag en konklusion om fejlen i den eksperimentelle verifikation, som centripetalaccelerationen giver kroppen, er vektorsummen af ​​de kræfter, der virker på det.

En belastning fra mekaniksættet, ophængt i en tråd fastgjort ved det øverste punkt, bevæger sig i et vandret plan langs en cirkel med radius r under påvirkning af to kræfter:

tyngdekraft

og elastisk kraft N.

Resultatet af disse to kræfter F er rettet vandret mod midten af ​​cirklen og giver centripetalacceleration til belastningen.

T er cirkulationsperioden for lasten i en cirkel. Det kan beregnes ved at beregne den tid, hvor belastningen laver et vist antal fulde omdrejninger

Vi beregner centripetalacceleration ved hjælp af formlen

Nu, hvis du tager et dynamometer og fastgør det til en belastning, som vist på figuren, kan du bestemme kraften F (resultanten af ​​kræfterne mg og N.

Hvis lasten afbøjes fra lodret med en afstand r, som når man bevæger sig i en cirkel, så er kraften F lig med den kraft, der fik lasten til at bevæge sig i en cirkel. Vi får mulighed for at sammenligne værdien af ​​kraften F opnået ved direkte måling og kraften ma beregnet ud fra resultaterne af indirekte målinger og

sammenligne holdning

med en. For at radius af cirklen, langs hvilken belastningen bevæger sig, ændrer sig langsommere på grund af luftmodstandens indflydelse, og denne ændring skal have en lille effekt på målingerne, bør den vælges lille (ca. 0,05 ~ 0,1 m).

Færdiggørelse af arbejdet

Beregninger

Fejlvurdering. Målenøjagtighed: lineal -

stopur

dynamometer

Lad os beregne fejlen ved bestemmelse af perioden (forudsat at tallet n er bestemt nøjagtigt):

Vi beregner fejlen ved bestemmelse af acceleration som:

Bestemmelsesfejl ma

(7%), dvs

På den anden side målte vi kraften F med følgende fejl:

Denne målefejl er naturligvis meget stor. Målinger med sådanne fejl er kun egnede til grove skøn. Dette viser, at afvigelsesforholdet

fra en kan være signifikant, når vi bruger de målemetoder, vi brugte *.

1 * Så du burde ikke være flov, hvis dette laboratorium involverer

vil være anderledes end enhed. Vurder blot omhyggeligt alle målefejl og drag den passende konklusion.

nr. 1. Studie af kropsbevægelse i en cirkel

Målet med arbejdet

Bestem kuglens centripetalacceleration, når den bevæger sig ensartet i en cirkel.

Teoretisk del

Eksperimenter udføres med et konisk pendul. En lille kugle bevæger sig i en cirkel med radius R. I dette tilfælde beskriver tråden AB, som kuglen er fastgjort til, overfladen af ​​en ret cirkulær kegle. Af de kinematiske relationer følger det, at аn = ω 2 R = 4π 2 R/T 2 .

To kræfter virker på kuglen: tyngdekraften m og trådens trækkraft (fig. L.2, a). Ifølge Newtons anden lov er m = m +. Efter at have dekomponeret kraften i komponenterne 1 og 2, rettet radialt til midten af ​​cirklen og lodret opad, skriver vi Newtons anden lov som følger: m = m + 1 + 2. Så kan vi skrive: ma n = F 1. Derfor er a n = Fi/m.

Modulet for komponenten F 1 kan bestemmes ved hjælp af ligheden mellem trekanter OAB og F 1 FB: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Derfor er F1 = mgR/h og a n = gR/h.

Lad os sammenligne alle tre udtryk for en n:

og n = 4 π2R/T2, og n =gR/h, og n = F1/m

og sørg for, at de numeriske værdier af centripetalaccelerationen opnået ved de tre metoder er omtrent ens.

Udstyr

Et stativ med en kobling og en fod, et målebånd, et kompas, et laboratoriedynamometer, en vægt med vægte, en kugle på en snor, et stykke kork med hul, et ark papir, en lineal.

Arbejdsordre

1. Bestem kuglens masse på en skala med en nøjagtighed på 1 g.

2. Før tråden gennem hullet i proppen og klem proppen fast i stativfoden (fig. L.2, b).

3. Tegn en cirkel på et stykke papir med en radius på cirka 20 cm. Mål radius til nærmeste 1 cm.

4. Placer stativet med pendulet, så fortsættelsen af ​​tråden går gennem midten af ​​cirklen.

5. Tag tråden med fingrene ved ophængningspunktet, og drej pendulet, så kuglen beskriver den samme cirkel som den, der er tegnet på papiret.

6. Tæl den tid, hvor pendulet laver et givet tal (f.eks. i området fra 30 til 60) omdrejninger.

7. Bestem højden af ​​det koniske pendul. For at gøre dette skal du måle den lodrette afstand fra midten af ​​bolden til ophængningspunktet (vi antager h ≈ l).

9. Træk kuglen med et vandret dynamometer til en afstand svarende til radius af cirklen og mål modulet for komponent 1.

Beregn derefter accelerationen ved hjælp af formlen

Ved at sammenligne de opnåede tre værdier af centripetalaccelerationsmodulet er vi overbevist om, at de er omtrent ens.