Порядок построения графиков

В ряде работ результаты измерений представляются графически. Графики удобно рисовать на миллиметровой бумаге (или на бумаге в клетку), выбирая масштаб таким образом, чтобы кривые занимали практически все поле чертежа. Для построения графиков обычно используется прямоугольная система координат. По оси ординат откладывается функция, а по оси абсцисс – аргумент. На осях наносятся равномерно метки через 5 или 10 мм. Возле каждой метки на оси ординат слева, а на оси абсцисс снизу пишутся числовые значения физических величин. В начале координат помещается наименьшее значение (а не нуль) измеряемых величин, а в конце оси – наибольшее. Деление масштаба должно соответствовать единице измерения, откладываемой на оси, или отличаться от нее в 2 раза, 5 или 10^k раз, где k = ± 1, ± 2, ±3 и т.д. Другие масштабы не рекомендуются, так как при нанесении точек на график требуются сложные арифметические вычисления.

Полученные экспериментальные данные наносятся на график в виде крестиков. Между точками проводится плавная линия так, чтобы точки находились по обе стороны от нее примерно на одинаковом расстоянии.

Работа 1.1 изучение равноускоренного движения на машине атвуда

Цель paботы: изучение законов прямолинейного равноускоренного движения грузов в поле тяготения Земли.

Теоретическое введение

В работе изучается равноускоренное движение системы связанных грузов. Движение грузов описывается основным уравнением динамики (II законом Ньютона)

, (1.1)

где m – масса тела, – ускорение этого тела, -сумма сил, действующих на тело.

Машина Атвуда (рисунок 1.1) представляет собой блок, через который перекинута нить с грузами массой m₁и m_2. Если массы грузов имеют одинаковые значения, система находится в безразличном равновесии, и грузы неподвижны. В случае, если массы грузов отличаются на величину Δm, система придет в движение и грузы начнут перемещаться с ускорением а.

З апишем уравнение динамики в проекции на вертикальную ось для первого груза:

- m_1· a= T- m₁g (1.2)

Запишем уравнение динамики в проекции на вертикальную ось для второго груза

m_2·a = T- m₂g (1.3)

Вычитая из уравнения (1.3) уравнение (1.2) и учитывая, что натяжение нити для первого и второго груза одинаковы в приближении невесомости блока, получим выражение:

(m₁ +m_2)·a = (m₁ -m_2)·g (1.4)

Отсюда следует:

(1.5)

Для определения ускорения используем законы равноускоренного прямолинейного движения. Пройденный путь определяется формулой:

. (1.6)

При движении с нулевой начальной скоростью

.

Тогда экспериментальное значение ускорения связанных тел можно определить по формуле:

(1.7)

Описание лабораторной установки

Машина Атвуда (рисунок 1.2) состоит из легкого блока (2) в виде сплошного диска, способного вращаться вокруг неподвижной горизонтальной оси, расположенной в верхней части вертикальной стойки (1). На стойке нанесена шкала с сантиметровыми отметками. Через блок перекинута легкая нить, на концах которой закреплены грузики в виде цилиндров (3,4) разной массы m₁ и m₂. В левой верхней части стойки установлено электромагнитное пусковое устройство, позволяющее фиксировать положение грузиков. При освобождении нити грузики приходят в движение, одновременно включается электронный секундомер. Пройдя путь S, правый цилиндрик попадает своим нижним основанием в кронштейн(6), на котором установлен фотодатчик, останавливающий секундомер.

Рисунок 1.2 - Внешний вид машины Атвуда