Изучение прямолинейного движения тел на машине Атвуда

Федеральное Агентство по образованию 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) 

Кафедра физики 
 
 
 

ОТЧЕТ 
 

Лабораторная  работа по курсу "Общая физика" 
 
 
 

ИЗУЧЕНИЕ  ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ

НА МАШИНЕ АТВУДА 
 
 
 
 
 
 

     Преподаватель    Студент группы 3-369-a 

     ___________ /____________. / ___Халилов Реал_______ / ____________ / 

     ___________200_ г.   __декабря________ 2010 г. 
 
 
 
 

2010

      1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 

     Целью работы является изучение закона прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения с помощью машины Атвуда. 

     2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ  ЭКСПЕРИМЕНТА 

      Схема экспериментальной установки  на основе машины Атвуда приведена на рис.2.1.

     На  вертикальной стойке 1 крепится легкий блок 2, через который перекинута нить 3 с грузами 4 одинаковой массы. В верхней части стойки расположен электромагнит, который может удерживать блок, не давая ему вращаться. На среднем кронштейне 5 закреплен фотодатчик 6. На корпусе среднего кронштейна имеется риска, совпадающая с оптической осью фотодатчика. Средний кронштейн имеет возможность свободного перемещения и фиксации на вертикальной стойке. На вертикальной стойке укреплена миллиметровая линейка 7, по которой определяют начальное и конечное положения грузов. Начальное положение определяют по нижнему срезу груза, а конечное - по риске на корпусе среднего кронштейна.

      Миллисекундомер 8 представляет собой прибор с цифровой индикацией времени. Регулировочные опоры 9 используют для регулировки положения экспериментальной установки на лабораторном столе.

     Принцип работы машины Атвуда заключается в  том, что когда на концах нити висят  грузы одинаковой массы, то система  находится в положении безразличного равновесия. Если на правый груз положить перегрузок, то система грузов выйдет из состояния равновесия и начнет двигаться. 

     3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

(3.1) где,s-путь пройденный телом 
           а - ускорение тела 
           t- время движения груза 
          (3.2) где,- о(t2)- относительная погрешность t2 
          (3.3) где, -относительная погрешность 
          (3.4) где,- стандартная погрешность t 
          (3.5) где,- случайная погрешность t 
          (3.6) где,- суммарная погрешность t                                                                  (3.7) где, - относительная погрешность а, при ^(a)=з(а)*а 
(3.8) где, - ^ (а) абсолютная погрешность а 
(3.9) где, k – угловой коэффициентов  
 
 
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ 
 
м/с2 м1/2=0.072  
с 
с 
0.6643 с2 
^(a)=0.149*2.88=0.429 

     Измеренные  значения и результаты их обработки  приведены в таблице.

     Таблица

     Результаты  прямых и косвенных измерений

     5. ВЫВОДЫ

     Закон  прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного  тяготения выполняется так как  экспериментальные точки легли на прямую в приделах доверительных интервалов.

     В разделе 5 отчета «Выводы» должны формулироваться выводы, основанные на результатах проделанной работы. В выводе необходимо указать, достигнута ли цель работы и на основании каких фактов сделано такое заключение.  

     6. ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

     1-Обозначим  массы грузов- М, массу перегруза – m. Предположим, что блок  и нить невесомы, нить не растяжима, сила трения мала. На каждый  из грузов  действует сила тяжести  и сила натяжения нити. 
          2-Уравнения движения грузов имеют вид: (M+m)g-T1=(M+M)a1.            Mg-T2=Ma2.                  В силу нерастяжимости нити а2=-а1;при невесомом блоке Т2=Т1.В итоге имеем следующую систему уравнений:(M+m)g-T1=(M+m)a1.    Mg-T1=Ma1

     3-Возможные  причины, обуславливающие несовпадением  теоретических  выводов с результатами  измерений  могут быть  относительная  погрешность, случайная погрешность и суммарная погрешность. 
          4-По величине  отклоняющей кривизны от прямой. 
          5-Если массы грузов одинаковы, то система находится в равновесии .  Если массы различны- грузы движутся с ускорением. При этом величина ускорения зависит от различия масс, момента инерции блока и момента сил трения в оси блока.

     7. ПРИЛОЖЕНИЕ 

     К работе прилагается регистрационный  файл (*.REG).