I Pracownia Zakładu Fizyki PL

Nazwisko i imię							Wydział ZiM 3,5 Grupa
Data 24,11,98 wyk. ćwicz		Numer ćwicz 2,1			Temat Badanie ruchu jednostajnie przyśpieszonego przy pomocy przyrządu Atwooda
Zaliczenie		Ocena	Data		Podpis

Zestawienie wyników w tabeli:

Lp	S [m]	S` [m]	t` [s]	v [m/s]	v^2 [m^2/s^2]
1.	0,22	0,23	0,471	0,4883	0,2384
2.	0,24	0,21	0,406	0,5172	0,2675
3.	0,26	0,19	0,353	0,5382	0,2897
4.	0,28	0,17	0,303	0,5610	0,3147
5.	0,30	0,15	0,259	0,5791	0,3354
6.	0,32	0,13	0,218	0,5963	0,3556
7.	0,34	0,11	0,179	0,6145	0,3776
8.	0,36	0,09	0,142	0,6338	0,4017

Podstawy teoretyczne:

Przyrząd Atwooda (inaczej spadkownica) służy do sprawdzania zasadniczych praw kinematyki i dynamiki. Budowa i zasada działania tego przyrządu ilustruje rysunek :

W górnej części pionowej kolumny umocowany jest lekki, z minimalnym tarciem obracający się bloczek B. Przez bloczek przerzucona jest cienka nić z zawieszonymi na jej końcu ciężarkami G₁ i G₂ o równych masach. W położeniu początkowym ciężarki znajdują się na wspornikach W₁ i W₂ - tak jak pokazuje rysunek. Na ciężarku G₂ umieszcza się ciężarek dodatkowy G₃, który wprowadza (po zwolnieniu blokady bloczka B) układ ciężarków w ruch. Ruch ten, jeśli zaniedbamy opór powietrza i tarcie w łożyskach bloczka, możemy traktować jako jednostajnie przyśpieszony. W środkowej części kolumny znajduje się przesuwany względem niej wspornik W₃, którego pierścień zdejmuje w trakcie ruchu ciężarek G₃. Od tego momentu ruch ciężarka G₂ jest jednostajny.

Drogę przebywaną przez ciężarek G₂ zarówno w ruchu jednostajnym przyśpieszonym jak i jednostajnym mierzymy jako różnicę położeń wsporników odczytywanych na skali milimetrowej naniesionej na kolumnie.

Na wspornikach - środkowym W₃ i dolnym W₁ umieszczone są fotokomórki, które w chwili osiągnięcia przez ciężarek G₂ położenia wsporników przekazują sygnał do milisekundomierza M. Tym sposobem mierzymy dokładnie czas trwania ruchu jednostajnego, A wykorzystując związek między wielkościami opisującymi ruchy, możemy wyznaczyć także czas trwania ruchu jednostajnie przyśpieszonego.

W ruchu jednostajnie przyśpieszonym spełniona jest następująca zależność:

V² = 2as

czyli kwadrat prędkości, jaką ciało uzyskuje po czasie t jest liniową funkcją przebytej w tym czasie drogi.

Jeśli ten wzór zastosujemy do opisania ruchu ciężarka to prędkość V będzie jego prędkością końcową w ruchu jednostajnie przyśpieszonym (między wspornikami W₂ i W₃) i jednocześnie prędkością ruchu jednostajnego (między wspornikami W₃ i W₁).

Oznaczając drogę i czas trwania ruchu jednostajnego odpowiednio s` i t`, wyznaczamy wartość prędkości V jako:

Wykonanie ćwiczenia:

Po włączeniu przyrządu zerujemy mikrosekundomierz. Kładziemy dodatkowy ciężarek G₃ na G₂. Środkowy wspornik W₃ umieszczamy w połowie długości kolumny. Odczytujemy wartości s i s`.

Zwalniamy elektromagnetyczną blokadę bloczka B i powodujemy spadek ciężarków. W chwili przejścia ciężarka G₂ przez środkowy wspornik, fotokomórka uruchamia mikrosekundomierz. Czas t` trwania ruchu jednostajnego odczytujemy po zakończeniu ruchu. Po zakończeniu odczytu zerujemy przyrząd.

Pomiary wykonujemy kilkakrotnie, zmieniając za każdym razem położenie wspornika W₃, a tym samym wartości s i v.

Opracowanie wyników:

1. Z zebranych wyników obliczam V dla każdego z pomiarów. (Wyniki w tabeli)

2. Obliczam V² (Wyniki w tabeli)

3. Na podstawie wyników z tabeli sporządzam wykres zależności V² = f(s). Współczynnik kierunkowy prostej wynosi 2a.

Dyskusja błędu metodą różniczkową:

Wyliczam bezwzględny błąd maksymalny dla drugiego pomiaru:

∆S`=∆S=10^-3m

∆t`=10^-3s

Błąd względny maksymalny wynosi:

Wnioski:

Ćwiczenie nie nastręcza wiele problemów w czasie jego wykonywania. Otrzymany wykres może stanowić podstawę obliczania wartości przyśpieszenia w tym ruchu.

1

---