Лабораторная работа «Проверка выполнения второго закона Ньютона»
Цель работы: Проверить выполнение второго закона Ньютона.
Приборы и материалы: штатив, желоб, линейка шарики разных масс, весы, секундомер.
Ход работы
1. Установите желоб под углом к столу. Выберите шарик меньшей массы. Запустите шарик без толчка вниз по желобу. Измерьте время движения шарика. Скатив шарик не менее 6ти раз, найдите среднее время спуска и занесите его в таблицу. Измерьте высоту и длину наклонной плоскости.
2. Согласно формуле (***) определите высоту поднятия желоба для запуска второго шарика. Для этого взвесьте шарики на весах.
3. Произведите действия п. 1.
4. Рассчитайте отношение ускорений шариков и проверьте верность соотношения (*) с учётом погрешностей.
5. Результаты расчётов занесите в таблицу:
N m h S t m1/m2 D(m1/m2) e(m1/m2) a2/a1 D(a2/a1) e(a2/a1)
6. Теперь запустите один (лучше боле тяжёлый) шарик с разных высот, измерьте отношение его ускорений и занесите результат в таблицу.
N m h S t h1/h2 D(h1/h2) e(h1/h2) a1/a2 D(a1/a2) e(a1/a2)
7. Проверьте выполнимость формулы () с учётом погрешностей.
8. Сделайте выводы и ответьте на дополнительные вопросы:
а) действительно ли верно выведенное выше выражение для ускорения в данном случае (скатывание шарика) и как отразится поправка (если она есть) на дальнейших рассуждени-ях?
б) почему полученные равенства выполняются неточно?
в) как при расчёте результата учесть конечный радиус шарика?
Согласно формулировке второго закона Ньютона, ускорение тела пропорционально силе действующей на это тело и обратно пропорционально массе этого тела. Проверку закона, поэтому логично проводить в два этапа. На первом этапе, оставив силу без изменения проверить зависимость ускорения тела от его массы. Очевидно, если закон выполняется, то должно выполнятся равенство . Из рисунка ясно, что силой скатывающей шарик, будет равнодействующая сил тяжести и реакции опоры. Можно показать, что
если , то
Далее, необходимо проверить зависимость ускорения тела от величины силы действующей на него. Если массу тела оставить неизменной, то должно выполняться соотношение: . Поэтому, если работать с одним шариком, то или .
Ход работы
1. Установите желоб под углом к столу. Выберите шарик меньшей массы. Запустите шарик без толчка вниз по желобу. Измерьте время движения шарика. Скатив шарик не менее пяти раз, найдите среднее время спуска и занесите его в таблицу. Измерьте высоту и длину наклонной плоскости