ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ → номер 4
Цель работы: измерить начальную скорость, сообщенную телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести.
Если шарик брошен горизонтально, то он движется по параболе. За начало координат примем начальное положение шарика. Направим ось X горизонтально, а ось Y — вертикально вниз. Тогда в любой момент времени t
А
У =
Дальность полета l — это
Значение координаты х, которое она будет иметь, если вместо t подставить время падения тела с высоты h. Поэтому можно записать:
Отсюда легко найти
Время падения t и начальную скорость V0:
Если несколько раз пускать шарик в неизменных условиях опыта (рис. 177), то значения дальности полета будут иметь некоторый разброс из-за влияния различных причин, которые невозможно учесть.
В таких случаях за значение измеряемой величины принимается среднее арифметическое результатов, полученных в нескольких опытах.
Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.
Материалы: 1) штатив с муфтой и лапкой; 2) лоток для пуска шарика; 3) фанерная доска; 4) шарик; 5) бумага; 6) кнопки; 7) копировальная бумага.
Порядок выполнения работы
1. С помощью штатива укрепите фанерную доску вертикально. При этом той же лапкой зажмите выступ лотка. Загнутый конец лотка должен быть горизонтальным (см. рис. 177).
2. Прикрепите к фанере кнопками лист бумаги шириной не менее 20 см и у основания установки на полоску белой бумаги положите копировальную бумагу.
3. Повторите опыт пять раз, пуская шарик из одного и того же места лотка, уберите копировальную бумагу.
4. Измерьте высоту h и дальность полета l. Результаты измерения занесите в таблицу:
Номер
Опыта
H, м
L, м
Lср, м
V0ср, м/с
5. Рассчитайте среднее значение начальной скорости по формуле
6. Пользуясь формулами х =
Найдите координату
Х тела (координата у уже подсчитана) через каждые 0,05 с и постройте траекторию движения на листе бумаги, прикрепленном к фанерной доске:
T, с
0
0,05
0,10
0,15
0,2
X, м
0
Y, М
0
0,012
0,049
0,110
0,190
7. Пустите шарик по желобу и убедитесь в том, что его траектория близка к построенной параболе.
Первой целью работы является измерение начальной скорости, сообщенной телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести. Измерение производится при помощи установки описанной и изображенной в учебнике. Если не принимать в расчет сопротивление воздуха, то тело, брошенное горизонтально, движется по параболической траектории. Если выбрать за начало координат точку начала полета шарика, то координаты его с течением времени изменяются следующим образом: х=V0t, a
Расстояние, которое шарик пролетает до момента падения (l), это значение координаты х в момент, когда y = —h, где h — высота падения, отсюда можно получить в момент падения
Выполнение работы:
1. Определение начальной скорости:
№ опыта
H, м
L, м
Lср, м
V0 м/с
V0cp м/с
1
0,2
0,16
0,15
0,79
0,74
2
0,2
0,14
0,69
3
0,2
0,15
0,74
4
0,2
0,135
0,67
5
0,2
0,165
0,82
6
0,2
0,145
0,71
Вычисления:
2. Построение траектории движения тела:
T, с
0,5
1
1,5
2
X, м
0,037
0,074
0,111
0,148
У, м
-0,012
-0,049
-0,11
-0,19
Вычисления
1.
2.
3.
4.
Построение траектории:
Траектория, построенная вами, несколько отличается от реальной, которую вы можете наблюдать во время опытов, так как не учитывает сопротивления воздуха.