12. Проверка соотношения перемещений при равноускоренном движении

Оборудование:  прибор для изучения прямолинейного движения  штатив.

Цель работы состоит в проверке одного из главных признаков равноускоренного движения: перемещения, совершаемые телом за чередующиеся один за другим равные промежутки времени, соотносятся как последовательность нечетных чисел.

Из приведенного признака следует, что если за первый интервал времени тело совершило перемещение S₁, за следующий такой же интервал времени - S₂, а потом S₃ и т.д., то справедливо отношение S₁: S₂: S₃... = 1:3:5... .

Справедливо и обратное. Если отношения перемещений, совершенных телом на соседних участках траектории при движении по прямой из состояния покоя с постоянным ускорением, относятся как ряд нечетных чисел, то промежутки времени, за которые эти перемещения произошли, должны быть равны. Например, если перемещение S_АВ (см. рисунок) совершено за время t₁, а перемещение S_ВС - за время t₂ и S_АВ : S_ВС = 1 : 3, то t₁ =t₂.

Это последнее утверждение и проверяется в работе. С помощью штатива направляющую рейку прибора для изучения прямолинейного движения закрепляют наклонно. Верхний ее край должен находиться на высоте 18-20 см от поверхности стола. Под нижний край подкладывают пластиковый коврик. Удерживая каретку в крайнем верхнем положении так, чтобы ее выступающий край с меткой был обращен к датчикам, устанавливают первый датчик. Он должен находиться вблизи метки каретки и запускать секундомер, как только она придет в движение (точка А на рисунке). Второй датчик размещают на удалении 9 см от первого (точка В).

Опыт проводят в такой последовательности.

1. Проводят десять пусков каретки. Всякий раз записывают показания секундомера. Вычисляют среднее значение времени движения на первом участке - t_{1 ср}.

2. Первый датчик перемещают в точку С, удаленную на 27 см от точки В. Второй датчик оставляют на прежнем месте.

3. Проводят еще десять пусков каретки из того же верхнего положения на направляющей рейке, записывая показания секундомера. Вычисляют среднее значение времени движения на втором участке - t_{2 ср}.

Сравнивают полученные значения времени движения на первом и втором участках и, обратив внимание на то, что перемещения, совершенные на этих участках относятся как 1:3, делают вывод о справедливости проверяемого утверждения.

13. Исследование движения тела под действием нескольких сил

Оборудование:  прибор для изучения прямолинейного движения  штатив  транспортир.

Цель работы состоит в определении коэффициента трения тела о поверхность плоскости, по которой оно равноускоренно соскальзывает.

Тело, соскальзывая по наклонной плоскости под действием сил тяжести, трения и реакции плоскости в случае, когда эти силы не уравновешивают друг друга, движется с ускорением а= g (sin - mcos) (1), где g - ускорение свободного падения, m - коэффициент трения,  - угол наклона плоскости относительно горизонтального направления.

Решая это уравнение относительно m, можно получить формулу для определения коэффициента трения m = tg - (2).

Из формулы (2) следует, что для определения m достаточно знать угол наклона плоскости , ускорение движения тела a и величину ускорения свободного падения g.

Если тело движется из состояния покоя, то его ускорение можно узнать, измерив перемещение и время, за которое оно совершилось: a = (3).

Выполняют работу в следующей последовательности.

1. Направляющую рейки прибора устанавливают с помощью штатива наклонно так, чтобы ее верхний край оказался на высоте 18 - 20 см от поверхности стола. Под нижний край подкладывают пластиковый коврик.

2. Удерживая каретку на направляющей рейке в крайнем верхнем положении, первый датчик устанавливают так, чтобы он запустил секундомер как только каретка начнет двигаться. Второй датчик размещают на удалении 30 см от первого.

3. По шкале на направляющей рейке определяют координату первого датчика - Х₁ и второго - Х₂.

4. Вычисляют перемещение S, которое совершит каретка, двигаясь между датчиками: S = Х₂ - Х₁.

5. Производят пуск каретки и определяют время ее движения между датчиками - t. Секундомер обнуляют. Опыт повторяют 6-7 раз и вычисляют среднее значение времени движения t_ср.

6. Транспортиром определяют угол наклона направляющей .

7. Воспользовавшись формулой (3), вычисляют ускорение каретки, подставляя в знаменатель среднее значение времени t_ср.

По формуле (2) определяют m - коэффициент трения каретки о поверхность рейки.