Описание экспериментальной установки

У

Рис. 3.2. Машина Атвуда

становка, называемая машиной Атвуда (рис. 3.2), представляет собой вертикальную стойку с сантиметровой шкалой 1 и регулировочными винтами 2. На верхнем конце стойки прикреплен легкий пластмассовый блок 3, через который переброшена нить с подвешенными на концах грузамиm₁иm₂. Массы грузов примерно одинаковы, за счет трения в блоке система находится в равновесии. Для того, чтобы привести систему грузов в движение, на правый груз кладут перегрузокm_п. Опуская левый груз, устанавливают начальное положение правого груза на определенном делении шкалы. Время движения грузов определяется с помощью механического секундомера. Для начала измерения опускают левый груз и одновременно включают секундомер. Момент отключения секундомера должен совпадать со звуком удара правого груза о дно приемного столика 4.

Измерения и обработка результатов

Упражнение 1. Графический метод проверки справедливости уравнения перемещения.

1. Привести установку в рабочее состояние. Для этого установить шкалу 1 в вертикальном положении при помощи регулировочных винтов. Правильность установки проверяется по падению груза m₂ в приемный столик 4.

2. Поместить на правый груз перегрузки, достаточные для того, чтобы компенсировать силу терния в блоке 3 и создать равноускоренное движение.

3. Измерить время движения грузов для четырех значений перемещения (для каждого расстояния время нужно измерить три раза).

4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

№ опыта	Перемещение S, м	Время движения грузов				Квадрат времени , с^2
		t1, с	t2, с	t3, с	tср, с
1
2
3
4

5. Построить график зависимости Sот .

6. Сделать вывод о справедливости (или несправедливости) формулы (3.1) для движения грузов на машине Атвуда.

7. Рассчитать ускорение грузов a_графс помощью формулы (3.1) понеэкспериментальнойточке, лежащей на прямой линии.

Упражнение 2. Аналитический метод проверки справедливости уравнения перемещения.

1. Используя экспериментальные данные для перемещения и времени, полученные в упражнении 1, вычислить ускорения а₁,а₂,а₃,а₄по формуле (3.1).

2. Определить среднее значение ускорения а_ср.

3. Найти отклонения от среднего значения (индексiсоответствует номеру измерения) и относительную погрешность измерений по формуле:

.

4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

№ опыта	S, м	а, м/с^2	Δа, м/с^2	ε, %
1
2
3
4
ср.	–			–

5. Сделать вывод о справедливости (или несправедливости) формулы (3.1) для движения грузов на машине Атвуда.

6. Экспериментальное значение ускорения представить в виде:

а=а_ср± Δа_ср.