Nghiệm lại các định luật trên máy Atwood

Mục đích 
1. Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của  pan me, thước cặp,  dùng đo độ dài chính xác đến  0.02 và 0.01 mm. Đo kích thước của các vật rắn có dạng hình học đối xứng , từ đó xác định thể tích của  các rắn .

2. Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của  Cầu kế  dùng đo bán kính của một chỏm cầu , chính xác đến  0.01 mm 3.Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của cân kỹ thuật độ phân giải 0.02g, sử dụng để cân khối lượng của vật rắn có dạng hình học đối xứng, từ đó tính ra khối lượng riêng của vật.

4. Vận dụng lý thuyết sai số trong việc thu thập dữ liệu, tính toán, báo cáo các kết quả đo trên .

Full PDF PackageDownload Full PDF Package

This Paper

A short summary of this paper

37 Full PDFs related to this paper

Download

PDF Pack

• Trang chủ
• Sản phẩm
• Tài liệu
• Tin tức
• Giới thiệu
• Liên hệ

BÁO CAO THỰC TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNGBÀI 2: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦACHUYỂN ĐỘNG TRÊN MÁY ATWOODSv : Trần Quốc Đạttrường: ĐH CÔNG NGHỆ - ĐHQG HÀ NỘIPhòng thí nghiệm đại học khoa học tự nhiên.Nhận xét của giảng viên:I.MỤC ĐÍCHNghiệm lại các định luật newton trong chuyển động tịnh tiến, qua đó xác địnhgia tốc rơi tự do g.LÝ THUYẾTII.1.nghiệm lại định luật I newtonTheo định luật I newton: một vật không chịu tác dụng từ bên ngoài, nếu nóđang chuyển động thì chuyển động đó là chuyển động thẳng đều với vận tốc vkhông đổi. nếu thay đổi khoảng cách S ta có :v=𝑆1𝑆1𝑆2𝑆2II.= =… =const [1]II.2 nghiệm lại định luật II newtonTheo định luật thứ 2 của newton, dưới tác dụng của lực F1 vật có khối lượng msẽ thu được gia tốc a1 sao cho F1 = ma. Dưới tác dụng của lực F2 vật thu đượcgia tốc a2, ta có F2 =ma2 .Từ đó suy ra nếu định luật newton được nghiệm đúng thì :𝑆1𝑆2=𝑆1𝑆2[2]Để chứng minh điều này ta bố trí thí nghiệm như sau:Hai vật A và B có khối lượng m như nhau, được nối với nhau bằng 1 sợi dâymảnh và được vắt qua dòng dọc như hình vẽ.Nếu đặt thêm 2 gia trọng m1 và m2 lên vật B, khi đó lực gây ra chuyển động của hệ vậtbằng:F1 = [m1 + m2 ]gĐịnh luật newton khi đó có dạng:F1 = [m1 + m2 ]g = [2m + m1 + m2 ]a1 [4][3]Gia tốc a1 được xác định bằng cách đo thời gian chuyển động của vật tương ứng với đoạnđường S. tại thời điểm ban đầu t0 = 0, ta có:S = a1t12/2 a 1 = 2s/t12[5]Nếu chuyển gia tốc trọng m2 sang vật A [m1 > m2 ], khi đó lực gây ra chuyển động củahệ bằng:F2 = [m2 - m1 ]g = [2m + m1 + m2]a2Tương tự như trên ta có:[6]S = a2t22/2 a 2 = 2S/t22Khi đó𝑆1𝑆2[7][8][9]= [m1+ m2]/[m1- m2]=𝑆1𝑆2Mặt khác:𝑆1𝑆2= t12/t22Nếu định luật newton được nghiệm đúng thì:[m1 + m2]/[m1-m2] = t22/t12Xác định gia tốc rơi tự do g:Gia tốc dơi tự do g được xác định khi đặt thêm gia trọng m1 vào quả nặng B để hệ vậtchuyển động. khi đó ta có:Vật A chuyển động tịnh tiến.Vật B + gia trọng m1 chuyển động tịnh tiến.Ròng rọc chuyển động quay.Phương trình chuyển động của 3 vật là:T1 – mg = ma[m + m1]g – T2 = [m + m1]a[T2 – T1]R = IIIIIIIIIIIIII ITrong đó T1 và T2 là lực căng của dây, I là momen quán tính của ròng rọc [ I = MR2/2với M,R là khối lượng và bán kính của nó] là gia tốc của ròng rọc. =a/R. Giải hệ pt trên ta được: a=1.𝑆 1+2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +𝑆2[10][11]Bằng cách đo thời gian của hệ trong chuyển động nhanh dần đều trên quãng đường S, taxác định được a = 2S/t2.Từ đó tìm gia tốc trọng trường g theo công thức[12].III.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆMMáy atwood gồm 1 dòng dọc gắn trên giá thẳng đứng với 2 vật A, B có khốilượng m bằng nhau được nối với 1 sợi dây và được vắt qua dòng dọc.THỰC HÀNHIV.1 nghiệm lại định luật I của newton-Chỉnh máy atwood: điều chỉnh để trục của máy và 2 nhánh dây song songvới nhau bằng cách vặn các ốc ở dưới đế máy.-Xác định thời gian vật đi được giữa 2 khóa K1 và K2, lại 5 lần ứng với 4 giátrị khác nhau của S.Bảng 1: nghiệm lại định luật newtonSố lần đo12345kqt1t2t3t4t5tS1 =40 cm0.690.670.690.690.710.69±0.008S2 =50 cm0.850.840.870.830.850.85±0.010S3 =60 cm1.051.041.051.051.031.05±0.007S4 =70 cm1.221.201.181.221.201.22±0.013IV.IV.2. nghiệm lại định luật 2 newton-----Ghi khối lượng gia trọng m1, m2.Đặt 2 trọng m1, m2 vào quả nặng B.Đặt khóa K2 cách K1 khoảng S = 40 cm.Đo thời gian 5 lần, ghi kết quả vào bảng 2 cột aChuyển quả nặng m2 [m2 < m1] sang vật A thực hiện phép đo thời gian 5lần. ghi kết quả vào bảng 2 cột b.-Thay đổi vị trí S từng bước 10 cm trong khoảng 40-70 cm. lặp lại phép đo 5lần. nghiệm lại biểu thức: [m1 + m2]/[m1-m2] = t22/t12Bảng 2: nghiệm lại định luật 2 newton.Số lầnđo12345Kết quảThờigiant1t2t1t2t1t2t1t2t1t2t22/t12ababababab0.871.490.851.480.871.470.861.480.881.472.913±0.034S1 = 40 cm S2= 50 cm0.971.670.981.600.951.620.951.630.981.632.847±0.020S3= 60 cm1.091.861.081.861.081.861.071.891.091.862.974±0.005S4= 70 cm1.172.051.192.041.202.021.192.051.172.032.963±0.026Có [m1 + m2]/[m1 –m2] = 2.789318 ±0.0010Tại các quãng đường khác nhau thì tỉ số t22/t12 xấp xỉ bằng nhau => côngthức [m1 + m2]/[m1 –m2] = t22/t12 có thể nghiệm đúngGiá trị trung bình của t22/t12 = 2.92425 ±0.085Ta thấy 2 tỉ số [m1 + m2]/[m1 –m2] và t22/t12 có sai khác nhau khoảng= 0.13493 ± 0.086Điểu này cũng dễ hiểu vì công thức trên được nghiệm đúng chỉ khi ở trongđiều kiện lí tưởng. trong khi thực hành không tránh khỏi tạo ra các sai số dodụng cụ đo và trong quá trình thực hành chúng ta tạo ra.IV.3 xác định gia tốc trọng trường gBố trí thí nghiệm tương tụ như phần 2. Đặt gia trọng m1 vào vật B. đo thờigian ứng với các khoảng cách S = 40-70 cm. ghi kq vào bảng 3, tính gia tốctrọng trường và sai số với từng khoảng cách S theo công thức [13].Bảng 3. Xác định g.Số lầnđo12345kqt1t2t3t4t5t = t ∓∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆ ∆S1 = 40 cm1.061.041.061.041.051.050±0.008S2= 50 cm1.141.161.151.151.151.150±0.004S3= 60 cm1.301.311.301.301.321.306±0.007S4= 70 cm1.421.391.411.411.421.410±0.008V.XỬ LÝ SỐ LIỆU.Từ số liệu của bảng 1 ta tính vận tốc của vật.V1 = S1/t1 [m]0.5797±0.007V2 = S2/t2 [m]0.5882±0.007V3 = S3/t3 [m]0.5714±0.004V4 = S4/t4 [m]0.5738±0.006Từ bảng số liệu trên ta thấy vận tốc của vật tại các quãng đường khác nhau xấpxỉ bằng nhau. v1 ~v2 ~ v3 ~ v4vì điều kiện của định luật I newton được nghiệm đúng khi không có ngoại lựckhác ngoài trọng lực. nhưng trong quá trình thực hành còn có lực ma sát dodòng dọc gây ra cũng có thể do sai số trong khi thực hành… Tính giá trị của a và gTa có m1 = 12.77 ± 0.01 [g] m = 73.01 ± 0.01 [g] M = 38.94 ±0.01 [g].a = 2S/t2 và g = [2m + m1 + M/2].a/m1ta có bảng số liệu:StaS1 = 40 cm1.050±0.008S2= 50 cm1.150±0.0040.756±0.00510.56±0.06S3= 60 cm1.306±0.0070.704±0.0089.82±0.10S4= 70 cm1.410±0.0080.704±0.0089.83±0.110.726±0.011g10.13±0.15Nhận xét:Giá trị của g trong thí nghiệm thu được có nhiều giá trị khác nhau. Trong 4 giátrị tìm được ở trên có 2 giá trị gần như phù hợp với lý thuyết [g=9.8]2 giá trị còn lại có chênh lệnh không đáng kể so với giá trị lý thuyết.Trong thí nghiệm này khó có thể tìm được giá trị g đúng với giá trị g trong lýthuyết, bởi vì muốn có được kết quả chính xác nhất của g tại nơi ta làm thínghiệm thì thí nghiệm này phải được làm trong điều kiện lý tưởng.Chú ý [cho câu hỏi thi cuối kì bài này]: trong bài này ta đo được các giá trị thờigian đi qua 2 cổng quang học thì giá trị thời gian nào lớn nhất mà ta đo đượccho độ chính sác cao nhất.Tại sao lại như vậy?Vì vật xẽ phải đi qua 2 cổng quang học trong thời gian t. theo như yêu cầu thìtại mốc cổng quang học 1 thì v = 0.Nếu điều kiện đó được đảm bảon thì ta gọi thời gian đi qua 2 cổng quang họclà t.Trong khi ta làm thực hành khó mà đặt vật sát cổng quang học thứ nhất vì vậykhi vật đi qua cổng quang học 1 xẽ có 1 vận tốc ban đầu. thời gian đi qua cổngquang học lúc này là t1. Ta thấy rằng với mọi t1 ta đo được đề nhỏ hơn t vì vậtcó vận tốc ban đầu khi đi qua cổng quang học 1 nên vật xẽ chuyển động nhanhhơn.