Упражнение 2.

Проверка зависимости ускорения от действующих сил.

1. На левый груз положить перегрузок m₂ (при условии m₁ >m₂) и повторить пункты 1 и 3 упражнения 1. Рассчитать среднее значение ускорения , проведя опыт не менее 3 раз.

2. Перенести перегрузок m₂ на правый груз (там теперь два перегрузка m₁ и m₂). Повторяя опыт не менее 3 раз, вычислить среднее значение ускорения .

3. Проверить соотношение:

(6)

где m₁ , m₂ – массы перегрузков; – средние значения ускорений.

4. Оформить таблицу результатов и сделать письменный вывод.

Контрольные вопросы.

1. Определение средней и мгновенной скоростей.

2. Вывод формул пути равноускоренного и равномерного движения.

3. Формулировка и запись второго закона Ньютона.

4. Содержание, объяснение результатов опыта, вывод формул (4) и (5).

5. Указать, какие систематические погрешности имеют место при выполнении работы.

6. Найти силу натяжения нити при равноускоренном и равномерном движениях грузов.

Литература.

1. Матвеев А.Н. Механика. - М.: Высшая школа, 1976.

2. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л.Гольдина. - М.: Наука, 1964.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. - М.: Наука, 1974.

Лабораторная работа № 2

Изучение движения материального тела,

брошенного под углом к горизонту.

Цель работы: измерить дальность и время полета тела. Подтвердить параболистический характер его движения.

Приборы и принадлежности: баллистический пистолет с регулируемым углом наклона, секундомер с ударным датчиком, рулетка.

Баллистический пистолет закреплен в штативе на высоте h₀ и стреляет металлическим шариком, траекторией полета которого является парабола, если сила трения шарика о воздух пренебрежимо мала. Время полета шарика фиксируется секундомером, который начинает отсчет времени в момент вылета шарика и останавливается в момент попадания шарика в ударный датчик. При угле наклона пистолета , его высоте h₀ и начальной скорости v_o дальность полета шарика определяется по формуле

, (1)

а время полета шарика по формуле

= .. (2)

Порядок выполнения работы.

1. Установить угол наклона пистолета  = 45⁰, закрепить пистолет на некоторой высоте h₀.

2. Экспериментально определить дальность полета шарика S и, исходя из формулы (1), найти его начальную скорость v_o.

3. Для 3-х произвольных углов  по формулам (1) и (2) высчитать дальность и время полета шарика. Проверить расчеты экспериментально.

4. Для данного фиксированного угла  провести 10–15 измерений дальности полета шарика. Провести статистическую обработку результатов: найти среднее расстояние и среднеквадратичное отклонение.

5. Сделать выводы.

Контрольные вопросы.

1. Какие факторы вносят главный вклад в наблюдаемое расхождение между вычислениями и опытами?

2. Можно ли утверждать, что законы кинематического описания движения подтверждаются опытом с точностью до ошибок измерения?

3. Как влияет на вид уравнений движения изменение начальных условий?

4. Вывести формулы (1) и (2).

Литература.

1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.1. М.: Наука, 1975.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.1. М.: Наука, 1977.

Лабораторная работа № 3

Определение скорости движения с помощью эффекта Доплера

Цель работы: исследование сложного одномерного колебательного движения. Применение эффекта Доплера для определения скорости движения объекта.

Приборы и принадлежности: установка, генератор ультразвуковых волн, осциллограф.

От генератора ультразвуковых колебаний Г (рис.1) сигнал подается на источник И, который может приближаться или удаляться с тремя различными скоростями или покоиться относительно приемника. Частота сигнала называется опорной , если источник покоится относительно приемника. Через сопротивлениеR сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины осциллографа О.

Г

О

R

эл. двигатель И П

переключатель скорости

С

Рис.1. Схема установки.

Приемник П может передвигаться по скамье С. Излучатель и приемник являются ультразвуковыми пьезокерамическими приборами, преобразующими звуковые сигналы в электрические импульсы.

Если приемник неподвижен, то он воспринимает сигнал с частотой, равной опорной , на экране осциллографа наблюдаются простые гармонические синусоидальные колебания с постоянной амплитудой.

Если источник движется к приемнику П со скоростью , то он воспринимает колебания с частотой, отличной от частоты неподвижного источника, так как имеет место эффект Доплера:

. (1)

Частота и длина волны связаны известным соотношением:

. (2)

В случае приближения источника И к приемнику П, из формул (1) и (2) можно получить:

, (3)

где c – скорость ультразвуковых колебаний в воздухе; _о – длина ультразвуковой волны.