Laboratorium Fizyki; ćwiczenie Nr 1.

Badanie charakterystyk ruchu po okręgu.

1. Cel eksperymentu

Celem niniejszego ćwiczenia jest przyswojenie metody pomiarów charakterystyk ruchu jednostajnego po okręgu ze pomocą urządzenia zwanego wirownicą, otrzymanie liczbowych danych o sile dośrodkowej, przyspieszeniu dośrodkowemu i momencie bezwładności ciał o skoncentrowanej masie oraz doświadczalne sprawdzanie teoretycznych wzorów dotyczących ruchu obrotowego.

2. Podstawy teoretyczne - ruch jednostajny po okręgu.

Rozważmy ciało o masie m poruszające się ze stałą prędkością |
| po okręgu o promieniu R. Mimo, że |
| jest stałe pod względem wartości bezwzględnej wektor
nie jest stały i ciągle zmienia kierunek. Wektor
który jest równy różnicy wektorów
i
jest skierowany ku osi obrotu w dowolnym momencie czasu. Ta zmiana
zachodzi w czasie
i wektor przyspieszenia
też jest skierowany do osi obrotu i nazywa się przyspieszeniem dośrodkowym. Z podobieństwa trójkątów otrzymamy

;
;

Dla przyspieszenia dośrodkowego otrzymujemy zależność:

gdzie f- jest częstotliwością obrotów [Hz].

Siła dośrodkowa jest określona wzorem:

Dla ciała punktowego o masie m znajdującej się w odległości R od osi obrotu moment bezwładności równy jest I= mR² a energia kinetyczna dana jest wzorami:

lub
.

3. Opis aparatury pomiarowej

Do eksperymentów wykorzystane jest stanowisko z wirownicą typu 182. Przed przystąpieniem do eksperymentów należy uważnie zapoznać się z instrukcją obsługi ,,Wirownicy z napędem typu 182”. Po zapoznaniu się z tą instrukcją należy:

1. Połączyć ze sobą części składowe przyrządu do mierzenia siły dośrodkowej i przyspieszenia dośrodkowego z kulką o masie 100g i dynamometrem o zakresie 3N według schematu, podanego na str. 9-11 instrukcji obsługi, wstawić i zamocować jego trzpień w gniazda prawego wrzeciona wirownicy ( ×0.1 ),

2. Zamknąć osłonę wirownicy ze zmontowanym przyrządem do badania przyspieszenia i siły dośrodkowej,

3. Włożyć wtyk sznura sieciowego wirownicy w gniazdo o napięciu U = 220V.

UWAGA: NIE ZASILAĆ WIROWNICY BEZ ZAMKNIĘTEJ OSŁONY!!!

4. Przebieg eksperymentu

Dla kilku wartości prędkości obrotowej np. 120ob./min, 150ob./min ... 240ob./min zmierzyć wartości siły dośrodkowej F i promień obrotu R. Pomiary wykonać dla kulek o masach m₁ i m₂ (masy kulek zważyć). Wyniki zapisać w tabelach.

m1[g]=
f [ob./min]
F[N]
R[m]

m2[g]=
f [ob./min]
F[N]
R[m]

1. Prezentacja wyników eksperymentu

Wykreślić wartości doświadczalne F/R od kwadratu częstotliwości obrotów f² dla obu kulek oraz nanieść krzywą teoretyczną F/R (f²). Z nachylenia krzywej dopasowania określić wartość masy i porównać z wartościami mas kulek (m1 lub m2) użytych w eksperymencie.

5. Wnioski

Protokół pomiarowy

	Laboratorium z fizyki
Rok akademicki:	Temat: Badanie charakterystyk ruchu po okręgu.
Kierunek: Grupa:	Imię i Nazwisko:
	Ocena	Data Zaliczenia	Podpis
L
S
K

Dla kilku wartości prędkości obrotowej np. 120ob./min, 150ob./min ... 240ob./min zmierzyć wartości siły dośrodkowej F i promień obrotu R. Pomiary wykonać dla kulek o masach m1 i m2 (masy kulek zważyć). Wyniki zapisać w tabelach.

m1[g]=
f [ob./min]
F[N]
R[m]

m2[g]=
f [ob./min]
F[N]
R[m]

3

Laboratorium Fizyki; Ćwiczenie Nr 1. RUCH PO OKRĘGU

1

Katedra Podstaw Elektroniki, WEiI PK. Koszalin 2005.

---