Описание установки

Наклонная направляющая имеет восемь пар «излучатель–приемник». Тело, пересекая поток света первой пары, запускает семь датчиков времени, расположенных в индикаторе. Пересекая поток света второй пары, тело останавливает первый счетчик, фиксируя время t₁ прохода участка длиной Δ₁=70 мм, третьей пары – второй счетчик, фиксирующий время t₂ прохода двух участков общей длиной Δ₂=140 мм и т.д. до последней восьмой пары, которая останавливает седьмой счетчик, фиксирующий время t₇ прохода телом пути Δ₇ =490 мм. Расстояния между парами одинаковые и равны 70 мм.

Расчет средней скорости V_cpi на участках одинаковой длины ΔS=70 мм и моментов времени t_cpi, с которыми ассоциируются величины средней скорости проведен по формулам:

(6)

Здесь i = 1,2,...,7 – номер участка.

Типичные зависимости V(t_cpi) и S(t_i) приведены на рис. 2.

Возможные отклонения теоретических и экспериментальных значений скорости движения тела по наклонной плоскости обусловлены наличием трения тела о направляющую, инерции вращения, геометрических и весовых погрешностей.

Задание 1 Определение коэффициента трения покоя

1. Установить тело к верхнему упору направляющей, установленной в горизонтальное положение (α = 0).

2. Увеличить угол наклона направляющей α до тех пор, пока не начнется скольжение (α = α_n), α_n - «угол трения».

3. Вычислить коэффициент трения покоя по формуле (3).

4. Повторить эксперимент 5 раз. Вычислить среднее значение f_n, провести статистическую обработку результатов.

5. Объяснить причину разброса значений f_n.

Задание 2 Определение коэффициента трения скольжения

1. Подключить разъемы блока питания и направляющей к семипозиционному индикатору.

2. Включить блок питания индикатора в сеть 220 В. Загорится первый индикатор.

3. Установить тело к верхнему упору направляющей, установленной в заданное по транспортиру положение α > α₀.

4. Дать соскользнуть телу по направляющей, записать показания индикаторов в табл. 1.

5. Повторить эксперимент 5 раз.

6. Вычислить средние значения показаний t_i и занести в таблицу

7. Вычислить и занести в таблицу значения изменения скорости ∆V_i и ускорения a_i :

8. Вычислить среднее значение ускорения и определить коэффициент трения скольжения по формуле (4).

9. Изменить угол α. Повторить эксперимент при трех разных углах, составить табл. 1 для каждого угла.

Таблица 1

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7	t8
1
2
3
Среднее ti
∆Vi
аi

Задание 3Исследование движения тела по наклонной плоскости

1. Подключить разъемы блока питания и направляющей к семипозиционному индикатору.

2. Включить блок питания индикатора в сеть 220 В. Загорится первый индикатор.

3. Установить по транспортиру требуемый угол наклона направляющей. Рекомендуемый диапазон углов: 0...30⁰.

4. Установить тело к верхнему упору направляющей.

5. Осуществить скатывание три раза.

6. Записать показания индикаторов в табл. 2 (во вторую, третью и четвертую строки).

7. Вычислить осредненные значения показаний t_i (и записать их в пятую строку табл. 2).

8. Вычислить и занести в таблицу значения скорости тела V_i и коэффициентов потерь энергии на вращение:

10. Вычислить среднее значение ξ.

9. Вычислить шесть моментов времени t_cpi, с которыми ассоциируются величины V_cpi:

(7)

9. Вычислить приращения времени Δt_i = (t_i+l - t_i) и записать в табл. 2.

10. Вычислить средние значения скорости V_cpi на участках по формуле (6), и записать в табл. 1.

11. Построить графики S_i(t_i) и V_cpi(t_срi).

показание

индика-

тора

Таблица 2

номер опыта

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

Путь Si, мм

70

140

210

280

350

420

490

1

2

3

среднее ti

Vi

Vmax i

ξ i

tсрi

∆ti

Vсрi