Далее: Контрольные вопросы Вверх: Порядок выполнения работы Назад: Задание 2.

Задание 3.

Проверка II закона Ньютона

Согласно II закону Ньютона ускорения материальной точки прямо пропорциональны равнодействующим сил:

$${F_1\over F_2}={a_1\over a_2} .$$

Это справедливо и для случая поступательного движения системы тел, если масса их остается постоянной.

Изменение действующей силы без изменения массы производится на машине Атвуда перекладыванием перегрузков c одной подставки на другую.

Пусть в начале опыта на конце нити справа помещены перегрузки общей массой $m_1$, а слева - массой $m_2$. Тогда ускорение системы выразится следующим образом:

$$a_1={(m_1-m_2)g\over 2m_o+m_1+m_2}={F_1\over 2m_o+m_1+m_2} .$$

Если после этого все перегрузки собрать на правой подставке, ускорение выразится так:

$$a_2={(m_1+m_2)g\over 2m_o+m_1+m_2}={F_2\over 2m_o+m_1+m_2} .$$

Отношение сил будет равно:

$${F_1\over F_2}={m_1-m_2\over m_1+m_2} .$$ (23)

В свою очередь, отношение ускорений можно найти независимо, из кинематики:

$$\Large {a_1\over a_2}={{2S\over t_1^2}\over {2S\over t_2^2}}={t_2^2\over t_1^2}$$ (24)

и сравнить эти отношения. Это один из способов проверки II закона Ньютона на машине Атвуда. В принципе, проверку его можно проводить с разным набором перегрузков и изучать на опыте зависимость $a=f(F)$.

Предлагается следующий порядок выполнения задания:

1. Снять кольцевую платформу. На правую подставку поместить один или несколько перегрузков общей массой $m_1$, на левую -- $m_2$. Подготовить прибор к работе. Убедиться, что расположение перегрузков обеспечивает достаточное ускорение, и правый груз после отключения электромагнита доходит до сплошной платформы.
2. Описанным выше способом проделать не менее пяти измерений времени движения $t_1$ при данном значении $S$.
3. Переложить с левой подставки на правую перегрузки массой $m_2$ и провести измерения времени движения $t_2$ при том же пути $S$, но под действием силы $F_2$.
4. Определить массы перегрузков $m_1$ и $m_2$. Все данные и результаты измерений занести в таблицу:

   $S=$        ;        $m_1=$        ;        $m_2=$        .

   	$t_1$, c	$t_2$, c	$${a_1\over a_2}$$	$${F_1\over F_2}$$
   1
   2
   3
   4
   5
   Сумма	X	X		X
   Среднее	X	X		X

   
   

5. По данным этой таблицы сравнить отношение сил и отношение ускорений (для средних значений) и сделать вывод о выполнимости II закона Ньютона в условиях опыта.

Далее: Контрольные вопросы Вверх: Порядок выполнения работы Назад: Задание 2.