Бақылау сұрақтары

1. Қандай қозғалыс еркін түсу деп аталады?

2. Жер бетінің түрлі нүктелерінде еркін түсу үдеуі неліктен әр түрлі?

3. Еркін түсу үдеуінің биіктікке тәуелділік формуласын жазыңыз.

4. Неліктен диаметрлері бірдей екі үлкен емес дискілер ауада әр түрлі жылдамдықпен түседі? (дискілер қалың қатты қағаздан және темірден жасалған).

5. g еркін түсу үдеуінің дененің массасы мен пішініне тәуелді емес екеніне қалай тәжірибеде көз жеткізуге болады?

6. g еркін түсу үдеуінің шахта тереңдігіне тәуелділік формуласын жазыңыз.

7. Бүкіл әлемдік тартылыс заңының формуласын жазыңыз. Гравитациялық тұрақты неге тең және оның физикалық мәні қандай?

8. Тартылыс өрісінің кернеулігі мен потенциалы дегеніміз не? Осы шамалар үшін өрнекті өрістің материалдық нүкте тудыратын жағдайы үшін жазыңыз.

9. Қандай өріс – біртекті, ал қандай өріс – орталық деп аталады? Біртекті және орталық тартылыс өрістеріне мысал келтіріңіздер.

№ 6. Зертханалық жұмыс

Атвуд машинасымен ілгерілемелі қозғалыстың кинематикалық және динамикалық заңдарын зерттеу

Жұмыстың мақсаты: Түзу сызықты қозғалысты тәжірибе арқылы зерттеу, қозғалыстағы дененің лездік жылдамдығы мен үдеуін анықтау. Ньютонның екінші заңын тексеру.

Құрал – жабдықтар: Атвуд машинасы, ВС-4-12 түзеткіш, электрондық секундомер, өткізгіштер, кілт, ELWRO қондырғысы.

Атвуд қондырғысы тік шкаладан 1, блоктан 2, 6 жүктен, электромагниттік қосқыштан 3, табақшасы бар қабылдағыш үстелден 4, тікшкала бекітілетін тақта 7, шектеуіштен құралады. Шкаланың қарсы бетінің төменінде қысқыштары бар бекітпелер 1-2 секундомерді және 3-4 түзеткішті қосу үшін орнатылған. Шкаланың осы бетінде қабылдағыш үстел көмегі арқылы секундомер қосылатын екі ток жүретін сымдар өтетін шкала бойымен арнайы жасалған орын бар. Қабылдағыш үстел табақшасы тік бағытта қозғала алады (5 мм-ге). Көтеріліп тұрған жағдайда ол секундомер тізбегін қосады. Соқтығыс кезінде ол төмен түседі де, тізбекті ажыратады, уақытты есептеу тоқтатылады.

Электромагниттік қосқыш қозғалатын жүктерді босату және олардың бастапқы күйдегі орнын белгілеу үшін қызмет атқарады. Электромагнитті қосқанда оның өзекшесіне секундомер тізбегін ажырататын металл пластинка тартылады және сол мезетте жүктерді бастапқы орнында белгілеп ұстап тұратын жіпті (лесканы) қысады. Бұл қосқыш 4-6 В кернеумен қоректендіріледі.

Жүктердің әрқайсысы бытыралар салатын қуыс цилиндрден тұрады. Сондықтан жүктерді аудармай тек тік күйінде бұрауға болады.

Жұмыста жүкті толығымен немесе төменгі жағын жабатын пластинасымен алып тастап тек жоғары цилиндрді қолдануға болады. Жүктерді ілгенде оның белгісіне көңіл аудару керек: П-оң, Л-сол.

Жүйені (жүктер және блок) үдемелі қозғалысқа келтіру үшін үш қосымша жүк қолданылады. Оларды оң және сол жақтағы жүктерге қалауымызша орналастырып болған соң жүйе массасын тұрақты ұстай отырып, жүйеге әсер етуші күшті өзгертуге болады.

Сурет 13

,

мұндағы m_он, m_сол – қосымша жүктер белгілеулері.

Сонда жүйе массасы

M_c =m_жүк +m_{қосылғыш} +0.5m_блок

Тұрақты күште жүйе массасын өзгерту үшін жүктердің астыңғы жағын ағытып алыңыз. Қосымша жүктердің орындарын ауыстырмаңыз.

Атвуд қондырғысының секундомер және түзеткішпен қосылуы 14-суретте көрсетілген. ELWRO қондырғысы электрлік сызба және уақыт есептеуішімен жабдықталған шағын ыңғайлы болатын қондырғының бір нұсқасы. Жұмыс алдында шкаланы бұранда «аяқшалар» көмегімен тік қойып теңгеру керек. Егер оң жағындағы жүк қабылдағыш үстел табақшасының ортасының төбесіне келсе, ал ол байланған жіп (леска) электромагнит пен қысқыш пластина арасымен еркін өтсе, қондырғы дұрыс дайындалды деп есептелінеді.Содан кейін 3 және 4 қысқыштарына кілт арқылы түзеткіш қосамыз. Түзеткішті желіге қосып 10-15 минут қыздыралық. Кілтті қосып электромагнит пластинкасының жіпті (лесканы) қысатынын тексерелік.

Секундомерді 1 және 2 қысқыштарына қосыңыз да, қабылдағыш үстелді көтеріңіз. Секундомерді қосыңыз. Ажыратылған кілт пен көтеріліп тұрған табақша жағдайында секундомермен уақытты есептеу керек.

Кілтті қосқанда (және табақша көтеріліп тұрғанда) немесе табақша түскенде (кілтті ажыратқанда) секундомер тоқтауы керек. Егер бұл орындалмаса, оны зертханашыға айту керек. Осы тексерістен кейін қондырғыны жұмысқа дайын деп айтуға болады.

Массасы m және m+m₁ (m₁ – жүкше массасы) – екі жүктен құралған жүйе қозғалысын қарастыралық. Бұндайда жүйе жүктері бірқалыпты үдемелі қозғалады. Әр жүкке ауырлық күші мен жіптің керілу күші әсер етеді. Егер жіпті созылмайды деп есептесек, онда оң және сол жақтағы үдеулер шама жағынан тең, бағыты жағынан қарама-қарсы болады. Блокты салмақсыз деп есептесек, онда оң және сол жақтағы жіптердің керілулері бірдей болады.

Сурет 14

Ньютонның екінші заңының негізінде былай жазуға болады:

(m+m₁)а = ( m+m₁)g-T

ma = - mg+T

мұндағы а – жүктер жүйесінің үдеуі, Т – жіптің керілу күші.

Осы теңдеулерді шеше отырып, керілу шамасы мен үдеу шамасын аламыз.

a=m₁g/(2m+m₁)

Үдеуді дәл анықтау үшін, радиусы r блоктың инерция моментін ескеру керек. Сонда жүктемелерді түсіргендегі жүйенің потенциалдық энергиясының кемуі жүйенің кинетикалық энергиясының өсімшесіне тең:

h = at²/2, -бұрыштық жылдамдық.

сызықтық жылдамдық. Бұдан алатынымыз

Егер блокты салмақсыз деп ескерсек, a=m₁g/(2m+m₁) келтірілген формулалардан байқайтынымыз жүйе еркін түсу үдеуінен аз үдеумен қозғалады. Жүкшелерді арттыра отырып жүйе үдеуін арттыруға болады. Егер жүкшелерді қозғалу барысында алатын болсақ, онда жүйенің әрі қарай қозғалысы тұрақты жылдамдықпен, жүкшелерді алған мезеттегі жылдамдыққа тең өтетін болады. Атвуд машинасында кинематика заңдарын тексеру үйкеліс күшінің болу себебінен жуық сипат алады.