Реферат по предмету "Физика"


Изучение прямолинейного движения тел на машине Атвуда 4

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу «Общая физика»

ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ

НА МАШИНЕ АТВУДА


Преподаватель Студент группы


___________ /____________. / Фокина Н.В. / 3-160а /


___________2011_ г. 20 апреля 2011 г.

2011


1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение закона прямолинейного ускоренного движения тел под действием сил земного тяготения с помощью машины Атвуда.
2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
С/>
хема экспериментальной установки на основе машины Атвуда приведена на рис.2.1.

На вертикальной стойке 1 крепится легкий блок 2, через который перекинута нить 3 с грузами 4 одинаковой массы. В верхней части стойки расположен электромагнит, который может удерживать блок, не давая ему вращаться. На среднем кронштейне 5 закреплен фотодатчик 6. На корпусе среднего кронштейна имеется риска, совпадающая с оптической осью фотодатчика. Средний кронштейн имеет возможность свободного перемещения и фиксации на вертикальной стойке. На вертикальной стойке укреплена миллиметровая линейка 7, по которой определяют начальное и конечное положения грузов. Начальное положение определяют по нижнему срезу груза, а конечное — по риске на корпусе среднего кронштейна.

Миллисекундомер 8 представляет собой прибор с цифровой индикацией времени. Регулировочные опоры 9 используют для регулировки положения экспериментальной установки на лабораторном столе.

Принцип работы машины Атвуда заключается в том, что когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, то система находится в положении безразличного равновесия. Если на правый груз положить перегрузок, то система грузов выйдет из состояния равновесия и начнет двигаться.
3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Стандартная абсолютная погрешность измерения времени опускания груза с пригрузком:

/>(3.1)

где

xi–время опускания груза с пригрузком при i – ом измерении (i=1,… ,n),

n – число измерений (n = 5),

x > — среднее значения времени опускания груза с пригрузком.
Случайная погрешность:

/>(3.2)

где t(α,n) – коэффициент Стьюдента. При доверительной вероятности α = 0,95 и числе измерений n = 5 коэффициент Стьюдента t(α,n) = 2,8


Общая погрешность:

/>(3.3)

где: />приборная погрешность.

Угловой коэффициент экспериментальной прямой:

 =/> (3.4)

Величина ускорения, определяемого из линеаризованного графика:

a = 22 (3.5)

Среднее значение измеренной величины:

/>(3.6)

где: /> — результаты измерения величины, n- число измерений.
Определение параметров прямой линии kи bметодом наименьших квадратов
проводиться по следующим формулам:

/>(3.7)

где обозначено:

/>(3.8)

Погрешности косвенного измерения параметров прямой линии k и bметодом наименьших квадратов определяются по следующим формулам:

/>(3.9)

где

/>(3.10)


4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.

Измеренные значения и результаты их обработки приведены в таблице 4.1.


Результат прямых и косвенных измерений.

Таблица (4.1)



Измерения

S1 = 40 см.

S2= 33.9см.

S3= 31см.

S4 = 28см.

S5 = 24см.

/>= 6.3

см0,5

/>=5.8

см0,5

/>=5.6

см0,5

/>=5.3

см0,5

/>=4.9

см0,5

t, c

t2, c2

t, c

t2, c2

t, c

t2, c2

t, c

t2, c2

t, c

t2, c2

1

4.492

20.18

4.131

17.06

4.131

17.06

3.648

13.31

3.394

11.52

2

4.676

21.86

4.340

18.83

4.110

16.89

3.816

14.56

3.591

12.89

3

4.538

20.59

4.027

16.22

4.093

16.75

3.709

13.76

3.653

13.34

4

4.623

21.37

4.279

18.31

4.172

17.40

3.827

14.65

3.643

13.27

5

4.508

20.32

4.336

18.80

3.948

15.59

3.597

12.94

3.605

13

, c

4.57

4.22

4.09

3.72

3.58

2>, c2

20.86

17.83

16.73

13.84

12.80



Вычисления погрешностей для построения графиков:
Таблица 4.2

Номер
серии
опытов

Среднеквадратичное
отклонение
/>, с

Случайная
погрешность
/>, с

Полная
погрешность
/>, с

Погрешность
вычисления />
/>, с2

1

0.073616

0.2061248

/>

/>

2

0.064140

0.179592

/>

/>

3

0.058366

0.163424

/>

/>

4

0.054963

0.153896

/>

/>

5

0.042059

0.117765

/>

/>



Построим три графика:

Рисунок 4.1. Зависимость пройденного пути от времени.

/>

Рисунок 4.2.Зависимость пути от квадрата времени.

/>

Рисунок 4.3. Зависимость корня квадратного из пути от времени.
/>/>/>/>/>
Определение параметров прямой линии kи bметодом наименьших квадратов
проводиться по формулам (3.7),(3.8):

S1=19.45 с D=4.05с2

S2=27.9 см0.5 C=0.24 см

S3=109.3 ссм0.5 k=0.95 ссм0.5

S4=76.47 с2b=1.88 см0.5

S5=156.9 см

Погрешности косвенного измерения параметров прямой линии k и bметодом наименьших квадратов определяются по формулам (3.9),(3.10):

∆(b)=2.13см0.5

∆(k)=0.54 см0.5

Величина ускорения, определяемого из линеаризованного графика определяется по формуле (3.5):
/>м/с/>
5. ВЫВОДЫ

На примере выполненной нами лабораторной работы мы еще раз убедились в справедливости закона прямолинейного ускорения под действием сил земного тяготения, с помощью машины Атвуда :

/>

Нам удалось в пределах погрешностей измерений построить линеаризованный график />, который и свидетельствует справедливость вышеописанного закона.

Контрольные вопросы.

1. Какие силы действуют на груз с перегрузом во время движения?

Ответ: На груз с перегрузом во время движения действует сила тяжести и сила натяжения нити.

2. Запишите уравнение движения для каждого из грузов.

Ответ: Уравнение движения грузов имеют вид:

(M + m)g – T1 = (M + m)a1

Mg – T2 = Ma2

В силу не растяжимости нити a2 = — a1; при невесомом блоке T2 = T1.

(M + m)g – T1 = (M + m)a1

Mg – T1 = — Ma1

3. Укажите возможные причины, обусловливающие несовпадение теоретических выводов с результатами измерений.

Ответ: Погрешности измерений физических величин обуславливает несовпадение теоретических выводов с результатами измерений.

4. Каким образом из линеаризованного графика можно оценить систематическую погрешность измерения времени?

Ответ: Систематическая погрешность приводит к тому, что прямая не будет проходить через начало координат. Величина отклонения прямой от начала координат будет соответствовать систематической погрешности.

5. Укажите физические допущения, используемые при теоретическом анализе движения грузов в машине Атвуда.

Ответ: Физические допущения, используемые при теоретическом анализе движения грузов в машине Атвуда: блок и нить невесомы, нить нерастяжима, сила трения мала.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.