Изучение равноускоренного движения.

Цель работы. Провести эксперименты по изучению законов равноускоренного движения на модифицированной машине Атвуда (ММА).

Приборы и принадлежности: ММА, набор грузов, цифровой секундомер.

Обоснование эксперимента и проведение измерений.

Работа посвящена изучению законов равноускоренного движения с помощью модифицированной машины Атвуда - ММА (рис.2.1).

Объектом изучения в ММА является система трех грузов, которые прикреплены к нити, переброшенной через блок 3. Массы этих грузов подбирают в соответствии с условием

. (1)

В начальном состоянии груз находится на подставке 10, грузыиподвешены на нити так, что расстояние от грузадо подставки выключателя равно некоторой величинеH. Блок 3 застопорен зажимом 4. Потянув шнур пускателя 5, блок освобождают, и система блок - грузы под действием сил тяжести грузов приходит в движение. При этом включается секундомер.

Рассмотрим движение груза вдоль осих, выбранной так, как показано на рис.2.1. График скорости груза изображен на рис.2.2.Так как, то грузначинает двигаться вверх с ускорением. Это будет происходить некоторое времяТ, в течение которого груз достигает подставки с выключателем секундомера и остановится. Грузк этому времени получит скоростьи пройдет расстояние.

После остановки груза движение продолжают только грузыи. Так как>, то движение грузавверх станетравнозамедленным с ускорением . В результате, пройдя за времянекоторое расстояниеh, он остановится, чтобы затем начать обратное движение, и так далее.

Таким образом, при выполнении условия (1) груз от ускоренного движения на участке 0, переходит, после остановки груза, к замедленному движению на участке .

Задание 1. Исследовать равноускоренное движение.

Будем полагать, что на участке 0 движение грузаявляется равноускоренным и законы его движения имеют вид

;(2)

Из (2) для значений x =,и следуют равенства

, (3)

где - расстояние, пройденное грузом за время.

7

2 3 6

4

8

1

5

Х

10 9

0

V

U

Отметим, что перемещения х груза , непосредственно связаны с вращательным движением блока 3, причем в отсутствии скольжения нити по блоку

и (4)

где - радиус блока, аи- угол поворота и угловое ускорение блока. Поэтому равенство (3) с учетом (4) примет вид

(5)

где - угол поворота блока за время.

Экспериментальная проверка равенства (5) проводится по результатам многократных измерений величин ипри ускоренном движении груза.

Задание 2. Исследовать равнозамедленное движение.

Если ускорения А и грузапостоянны, то скоростьгрузав момент удара грузао подставку определяется формулами:

(6)

где - время замедленного движения грузана участкеh . При получении (6) учтено, что скорость является конечной для ускоренного движения грузаи начальной для его замедленного движении. Из (6) получаем основное кинематическое уравнение ММА.

(7)

Согласно (4), имеем и. В результате получим равенства

,

(8)

которые можно проверить экспериментально.