Экспериментальные задачи по физике

 

 

Если М » m, то полученная формула упрощается:

 

Если же R » r, то формула (6) принимает вид:

 

Чтобы определить экспериментально время t_э движения диска, нужно навить нить на стержень до поднятия диска на высоту h от нижней точки. Освободить диск и одновременно запустить секундомер. В момент достижения диском самой низкой точки останавливаем секундомер.

Для того чтобы сделать  вывод о совпадении или различии времени t_T движения диска по расчету и времени t_э, полученному из эксперимента, нужно оценить границы погрешностей измерений Δt_T и Δt_э и сравнить их сумму с модулем разности |t_T -t_э|

 

 

 

 

 

 

 

Определение скорости истечения струи из ракеты.

В  распоряжении имеются  пластмассовая бутылка, резиновая  пробка со стеклянной трубкой, резиновая  трубка, весы, компрессор или велосипедный насос, измерительная лента.

Задание: Используя предложенное оборудование, изготовьте модель ракеты и запустите ее. Определите экспериментально скорость истечения реактивной струи из ракеты.

Решение: Истечение газовой струи из сосуда-«ракеты» приводит к возникновению реактивной силы. Если сосуд не связан с другими телами, то в результате истечения газа он, как ракета, движется в противоположном направлении. По закону сохранения импульса можно записать: mv - т_си = 0, где т — масса газа, вышедшего из сосуда, v — скорость истечения газовой струи, т_с — масса сосуда, и — скорость движения сосуда.

Для оценки скорости и истечения  газовой струи нужно измерить начальную скорость и движения сосуда-«ракеты», массу т_с сосуда и массу т газа:

 

В качестве сосуда можно  взять пластмассовую бутылку из-под шампуня. Бутылку следует насадить на резиновую пробку с отверстием с таким усилием, чтобы она слетала с пробки при избыточном давлении около 0,5 • 10⁵ Па. Пробку с помощью шлангов соединяют с насосом и манометром, закрепляют пробку в лапке штатива и насаживают на нее пластмассовую бутылку. Накачивая воздух в бутылку, постепенно повышают давление в ней. Когда бутылка, как ракета, взлетает вертикально вверх, из нее выходит воздух до тех пор, пока давление оставшегося в ней воздуха не понизится до атмосферного. Массу т выходящего из «ракеты» воздуха можно найти из уравнения Клапейрона—Менделеева:

 

где — избыточное давление воздуха в сосуде, измеренное манометром, М — молярная масса газа, Т —его температура.

Отсюда масса m вышедшего воздуха равна

 

Начальную скорость u «ракеты» можно найти по высоте h ее подъема:

 

 

Определение начальной  скорости свободно падающего тела.

Задание: В распоряжении имеется только измерительная лента. Определить, какую начальную скорость вы можете сообщить небольшому кусочку стирательной резинки щелчком пальца.

Решение: Нужно положить резинку на край стола. Щелчком приведем ее в движение в горизонтальном направлении и заметим место, в котором резинка достигает пола. Измерим высоту h стола и расстояние l от стола до точки падения резинки на полу.

Горизонтальная составляющая скорости v во время движения не изменялась, поэтому ее можно найти по формуле:

 

где t — время движения резинки.

Зная высоту падения h, из формулы находим время t:

 

Следовательно, начальная  скорость резинки равна:

 

 

 

Заключение.

Выполнение экспериментальных  заданий способствует формированию новых качеств личности, а также  развитию уже существующих. Изготовление приборов необходимых для решения  задач подталкивает к мыслительным и творческим поискам решения возникающих проблем, а также постижению физических законов не абстрактным образом, а практическим.

 

Список литературы.

1.