3. Berechnen Sie den Durchschnittswert des Zeitraums und tragen Sie ihn in die Tabelle ein<T> wofür der Ball sorgt N= 10 Umdrehungen.

4. Berechnen Sie den Durchschnittswert der Rotationsperiode und tragen Sie ihn in die Tabelle ein<T> Kugel.

5. Bestimmen Sie mit Formel (4) den Durchschnittswert des Beschleunigungsmoduls und tragen Sie ihn in die Tabelle ein.

6. Bestimmen Sie mithilfe der Formeln (1) und (2) den Durchschnittswert der Winkel- und Lineargeschwindigkeitsmodule und tragen Sie ihn in die Tabelle ein.

Erfahrung	N	T	T	A	ω	v
1	10	12.13	—	—	—	—
2	10	12.2	—	—	—	—
3	10	11.8	—	—	—	—
4	10	11.41	—	—	—	—
5	10	11.72	—	—	—	—
Heiraten.	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. Berechnen Sie den Maximalwert des absoluten Zufallsfehlers bei der Messung des Zeitintervalls T.

8. Bestimmen Sie den absoluten systematischen Fehler des Zeitraums T .

9. Berechnen Sie den absoluten Fehler der direkten Zeitmessung T .

10. Berechnen Sie den relativen Fehler der direkten Messung des Zeitintervalls.

11. Notieren Sie das Ergebnis der direkten Messung einer Zeitspanne in Intervallform.

Sicherheitsfragen beantworten

1. Wie ändert sich die lineare Geschwindigkeit der Kugel, wenn sie sich gleichmäßig relativ zum Kreismittelpunkt dreht?

Die lineare Geschwindigkeit wird durch Richtung und Größe (Modul) charakterisiert. Der Modul ist eine konstante Größe, die Richtung kann sich jedoch während einer solchen Bewegung ändern.

2. Wie man das Verhältnis beweist v = ωR?

Da v = 1/T, ist die Beziehung zwischen der zyklischen Frequenz und der Periode 2π = VT, woraus V = 2πR. Der Zusammenhang zwischen Lineargeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit ist 2πR = VT, also V = 2πr/T. (R ist der Radius des Beschriebenen, r ist der Radius des Eingeschriebenen)

3. Wie hängt die Rotationsdauer ab? T Ball aus dem Modul seiner Lineargeschwindigkeit?

Je höher die Geschwindigkeitsanzeige, desto niedriger die Periodenanzeige.

Schlussfolgerungen: lernte, die Rotationsperiode, Module, Zentripetalbeschleunigung, Winkel- und Lineargeschwindigkeiten während der gleichmäßigen Rotation eines Körpers zu bestimmen und die absoluten und relativen Fehler direkter Messungen der Zeitspanne der Körperbewegung zu berechnen.

Super Aufgabe

Bestimmen Sie die Beschleunigung eines materiellen Punktes während seiner gleichmäßigen Rotation, wenn für Δ T= 1 s deckte sie 1/6 des Umfangs ab und hatte einen Modul der linearen Geschwindigkeit v= 10 m/s.

Umfang:

S = 10 ⋅ 1 = 10 m
l = 10⋅ 6 = 60 m

Kreisradius:

r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 m

Beschleunigung:

a = v 2/r
a = 100 2 /10 = 10 m/s2.

Nr. 1. Untersuchung der Körperbewegung im Kreis

Ziel der Arbeit

Bestimmen Sie die Zentripetalbeschleunigung der Kugel, wenn sie sich gleichmäßig im Kreis bewegt.

Theoretischer Teil

Experimente werden mit einem konischen Pendel durchgeführt. Eine kleine Kugel bewegt sich auf einem Kreis mit dem Radius R. In diesem Fall beschreibt der Faden AB, an dem die Kugel befestigt ist, die Oberfläche eines geraden Kreiskegels. Aus den kinematischen Beziehungen folgt: an = ω 2 R = 4π 2 R/T 2.

Auf die Kugel wirken zwei Kräfte: die Schwerkraft m und die Spannungskraft des Fadens (Abb. L.2, a). Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz ist m = m +. Nachdem wir die Kraft in die Komponenten 1 und 2 zerlegt haben, die radial zum Mittelpunkt des Kreises und vertikal nach oben gerichtet sind, schreiben wir das zweite Newtonsche Gesetz wie folgt: m = m + 1 + 2. Dann können wir schreiben: ma n = F 1. Daher ist a n = F 1 /m.

Der Modul der Komponente F 1 kann anhand der Ähnlichkeit der Dreiecke OAB und F 1 FB bestimmt werden: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Daher ist F 1 = mgR/h und a n = gR/h.

Vergleichen wir alle drei Ausdrücke für ein n:

und n = 4 π 2 R/T 2, und n =gR/h, und n = F 1 /m

und stellen Sie sicher, dass die numerischen Werte der Zentripetalbeschleunigung, die mit den drei Methoden erhalten werden, ungefähr gleich sind.

Ausrüstung

Ein Stativ mit Kupplung und Fuß, ein Maßband, ein Kompass, ein Labor-Dynamometer, eine Waage mit Gewichten, eine Kugel an einer Schnur, ein Stück Kork mit Loch, ein Blatt Papier, ein Lineal.

Arbeitsauftrag

1. Bestimmen Sie die Masse der Kugel auf einer Waage mit einer Genauigkeit von 1 g.

2. Führen Sie den Faden durch das Loch im Stecker und klemmen Sie den Stecker im Stativfuß fest (Abb. L.2, b).

3. Zeichnen Sie auf ein Blatt Papier einen Kreis mit einem Radius von ca. 20 cm und messen Sie den Radius auf 1 cm genau.

4. Positionieren Sie das Stativ mit dem Pendel so, dass die Fortsetzung des Fadens durch die Mitte des Kreises verläuft.

5. Nehmen Sie den Faden am Aufhängepunkt mit den Fingern und drehen Sie das Pendel so, dass die Kugel denselben Kreis beschreibt wie der auf dem Papier gezeichnete.

6. Zählen Sie die Zeit, in der das Pendel eine bestimmte Anzahl (z. B. im Bereich von 30 bis 60) Umdrehungen ausführt.

7. Bestimmen Sie die Höhe des konischen Pendels. Messen Sie dazu den vertikalen Abstand von der Kugelmitte zum Aufhängepunkt (wir gehen von h ≈ l aus).

9. Ziehen Sie die Kugel mit einem horizontalen Dynamometer auf eine Distanz, die dem Radius des Kreises entspricht, und messen Sie den Modul von Komponente 1.

Berechnen Sie dann die Beschleunigung mithilfe der Formel

Beim Vergleich der erhaltenen drei Werte des Zentripetalbeschleunigungsmoduls sind wir überzeugt, dass sie ungefähr gleich sind.

Laborarbeit Nr. 4 in Physik, Klasse 9 (Antworten) – Untersuchung der Bewegung eines Körpers im Kreis

3. Berechnen Sie den Durchschnittswert des Zeitraums und tragen Sie ihn in die Tabelle ein , während der die Kugel N = 10 Umdrehungen macht.

4. Berechnen Sie den Durchschnittswert der Rotationsperiode und tragen Sie ihn in die Tabelle ein Ball.

5. Bestimmen Sie mit Formel (4) den Durchschnittswert des Beschleunigungsmoduls und tragen Sie ihn in die Tabelle ein.

6. Bestimmen Sie mithilfe der Formeln (1) und (2) den Durchschnittswert der Winkel- und Lineargeschwindigkeitsmodule und tragen Sie ihn in die Tabelle ein.

Erfahrung	N	T	T	A	ω	v
1	10	12.13	-	-	-	-
2	10	12.2	-	-	-	-
3	10	11.8	-	-	-	-
4	10	11.41	-	-	-	-
5	10	11.72	-	-	-	-
Heiraten.	10	11.85	1.18	4.25	0.63	0.09

7. Berechnen Sie den Maximalwert des absoluten Zufallsfehlers bei der Messung des Zeitintervalls t.

8. Bestimmen Sie den absoluten systematischen Fehler der Zeitspanne t.

9. Berechnen Sie den absoluten Fehler der direkten Messung des Zeitintervalls t.

10. Berechnen Sie den relativen Fehler der direkten Messung des Zeitintervalls.

11. Notieren Sie das Ergebnis der direkten Messung einer Zeitspanne in Intervallform.

Sicherheitsfragen beantworten

1. Wie ändert sich die lineare Geschwindigkeit der Kugel, wenn sie sich gleichmäßig relativ zum Kreismittelpunkt dreht?

Die lineare Geschwindigkeit wird durch Richtung und Größe (Modul) charakterisiert. Der Modul ist eine konstante Größe, die Richtung kann sich jedoch während einer solchen Bewegung ändern.

2. Wie beweist man die Beziehung v = ωR?

Da v = 1/T, ist die Beziehung zwischen der zyklischen Frequenz und der Periode 2π = VT, woraus V = 2πR. Der Zusammenhang zwischen Lineargeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit ist 2πR = VT, also V = 2πr/T. (R – Radius des Beschriebenen, r – Radius des Eingeschriebenen)

3. Wie hängt die Rotationsperiode T des Balls von der Größe seiner Lineargeschwindigkeit ab?

Je höher die Geschwindigkeitsanzeige, desto niedriger die Periodenanzeige.

Schlussfolgerungen: Ich habe gelernt, die Rotationsperiode, Module, Zentripetalbeschleunigung, Winkel- und Lineargeschwindigkeiten während der gleichmäßigen Rotation eines Körpers zu bestimmen und die absoluten und relativen Fehler direkter Messungen der Zeitperiode der Körperbewegung zu berechnen.

Super Aufgabe

Bestimmen Sie die Beschleunigung eines materiellen Punktes während seiner gleichmäßigen Rotation, wenn er in Δt = 1 s 1/6 des Umfangs zurückgelegt hat und einen linearen Geschwindigkeitsmodul v = 10 m/s hat.

Umfang:

S = 10 ⋅ 1 = 10 m
l = 10⋅ 6 = 60 m

Kreisradius:

r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 m

Beschleunigung:

a = v 2 /r
a = 100 2 /10 = 10 m/s 2.

„Untersuchung der Bewegung eines Körpers im Kreis unter der Wirkung zweier Kräfte“

Ziel der Arbeit: Bestimmung der Zentripetalbeschleunigung einer Kugel während ihrer gleichförmigen Bewegung im Kreis.

Ausrüstung: 1. Stativ mit Kupplung und Fuß;

2. Maßband;

3. Kompass;

4. Laborprüfstand;

5. Waagen mit Gewichten;

6. Kugel an einem Faden;

7. ein Stück Kork mit einem Loch;

8. Blatt Papier;

9. Herrscher.

Arbeitsauftrag:

1. Bestimmen Sie die Masse der Kugel auf der Waage mit einer Genauigkeit von 1 g.

2. Wir führen den Faden durch das Loch und klemmen den Dübel in den Stativfuß (Abb. 1)

3. Zeichnen Sie auf ein Blatt Papier einen Kreis mit einem Radius von ca. 20 cm. Wir messen den Radius mit einer Genauigkeit von 1 cm.

4. Wir positionieren das Stativ mit dem Pendel so, dass die Verlängerung der Schnur durch die Mitte des Kreises verläuft.

5. Nehmen Sie den Faden am Aufhängepunkt mit den Fingern und drehen Sie das Pendel so, dass die Kugel einen Kreis beschreibt, der dem auf dem Papier gezeichneten Kreis entspricht.

6. Wir zählen die Zeit, in der das Pendel beispielsweise N=50 Umdrehungen macht. Berechnung der Umlaufdauer T=

7. Bestimmen Sie die Höhe des Kegelpendels. Messen Sie dazu den vertikalen Abstand von der Kugelmitte bis zum Aufhängepunkt.

8. Ermitteln Sie den Modul der Normalbeschleunigung mithilfe der Formeln:

ein n 1 = a n 2 =

a n 1 = a n 2 =

9. Mit einem horizontalen Dynamometer ziehen wir die Kugel auf eine Distanz, die dem Radius des Kreises entspricht, und messen den Modul der Komponente F

Anschließend berechnen wir die Beschleunigung anhand der Formel ein n 3 = ein n 3 =

10. Wir tragen die Messergebnisse in eine Tabelle ein.

Erfahrung Nr.	R m	N	∆t c	T c	Hm	m kg	F N	a n1 m/s 2	a n 2 m/s 2	a n 3 m/s 2

Berechnen Sie den relativen Rechenfehler a n 1 und schreiben Sie die Antwort in das Formular: a n 1 = a n 1av ± ∆ a n 1av a n 1 =

Schlussfolgerungen ziehen:

Kontrollfragen:

1. Welche Art von Bewegung ist die Bewegung eines Balls auf einer Schnur in der Laborarbeit? Warum?

2. Machen Sie eine Zeichnung in Ihrem Notizbuch und geben Sie die Namen der Kräfte korrekt an. Nennen Sie die Angriffspunkte dieser Kräfte.

3. Welche Gesetze der Mechanik werden erfüllt, wenn sich der Körper bei dieser Arbeit bewegt? Zeichnen Sie die Kräfte grafisch auf und schreiben Sie die Gesetze richtig

4. Warum ist die experimentell gemessene elastische Kraft F gleich den resultierenden Kräften, die auf den Körper wirken? Nennen Sie das Gesetz.

.

ICHVorbereitungsphase

Die Abbildung zeigt ein schematisches Diagramm einer Schaukel, die als Riesenschritt bezeichnet wird. Finden Sie die Zentripetalkraft, den Radius, die Beschleunigung und die Rotationsgeschwindigkeit der Person, die um die Stange schwingt. Die Länge des Seils beträgt 5 m, die Masse der Person beträgt 70 kg. Wenn sich die Stange und das Seil drehen, bilden sie einen Winkel von 300. Bestimmen Sie die Periode, wenn die Rotationsfrequenz der Schaukel 15 min-1 beträgt.

Hinweis: Auf einen Körper, der sich im Kreis bewegt, wirken die Schwerkraft und die elastische Kraft des Seils. Ihre Resultierende verleiht dem Körper eine Zentripetalbeschleunigung.

Tragen Sie die Berechnungsergebnisse in die Tabelle ein:

Umlaufzeit, s

Geschwindigkeit

Umlaufdauer, s

Umlaufradius, m

Körpergewicht, kg

Zentripetalkraft, N

Umlaufgeschwindigkeit, m/s

Zentripetalbeschleunigung, m/s2

II. Hauptbühne

Ziel der Arbeit:

Geräte und Materialien:

1. Hängen Sie vor dem Experiment eine zuvor auf einer Waage gewogene Last an einen Faden am Stativbein.

2. Legen Sie unter das hängende Gewicht ein Blatt Papier, auf dem ein Kreis mit einem Radius von 15–20 cm gezeichnet ist. Platzieren Sie den Mittelpunkt des Kreises auf einer Lotlinie, die durch den Aufhängepunkt des Pendels verläuft.

3. Nehmen Sie am Aufhängepunkt den Faden mit zwei Fingern und bringen Sie das Pendel vorsichtig in Rotation, sodass der Rotationsradius des Pendels mit dem Radius des gezeichneten Kreises übereinstimmt.

4. Bringen Sie das Pendel in Rotation und messen Sie anhand der Anzahl der Umdrehungen die Zeit, in der diese Umdrehungen stattgefunden haben.

5. Schreiben Sie die Ergebnisse der Messungen und Berechnungen in eine Tabelle.

6. Die im Experiment ermittelte resultierende Schwerkraft und elastische Kraft wird aus den Parametern der Kreisbewegung der Last berechnet.

Andererseits lässt sich aus dem Anteil die Zentripetalkraft ermitteln

Dabei sind Masse und Radius bereits aus früheren Messungen bekannt, und um auf dem zweiten Weg die Zentrifugalkraft zu bestimmen, ist es notwendig, die Höhe des Aufhängepunktes über der rotierenden Kugel zu messen. Ziehen Sie dazu den Ball auf eine Distanz, die dem Rotationsradius entspricht, und messen Sie den vertikalen Abstand vom Ball zum Aufhängepunkt.

7. Vergleichen Sie die mit zwei verschiedenen Methoden erzielten Ergebnisse und ziehen Sie eine Schlussfolgerung.

IIIKontrollphase

Wenn zu Hause keine Waage vorhanden ist, kann der Arbeitszweck und die Ausrüstung geändert werden.

Ziel der Arbeit: Messung der linearen Geschwindigkeit und der Zentripetalbeschleunigung während einer gleichmäßigen Kreisbewegung

Geräte und Materialien:

1. Nehmen Sie eine Nadel mit einem 20–30 cm langen Doppelfaden und stecken Sie die Nadelspitze in einen Radiergummi, eine kleine Zwiebel oder eine Knetekugel. Sie erhalten ein Pendel.

2. Heben Sie Ihr Pendel am freien Ende des Fadens über ein auf dem Tisch liegendes Blatt Papier und bringen Sie es in eine gleichmäßige Drehung entlang des auf dem Blatt Papier abgebildeten Kreises. Messen Sie den Radius des Kreises, entlang dem sich das Pendel bewegt.

3. Erzielen Sie eine stabile Rotation der Kugel entlang einer vorgegebenen Flugbahn und zeichnen Sie mit einer Uhr mit Sekundenzeiger die Zeit für 30 Umdrehungen des Pendels auf. Berechnen Sie mit bekannten Formeln die Module der Lineargeschwindigkeit und der Zentripetalbeschleunigung.

4. Erstellen Sie eine Tabelle zur Aufzeichnung der Ergebnisse und füllen Sie diese aus.

Verweise:

1. Frontaler Laborunterricht in Physik im Gymnasium. Ein Handbuch für Lehrer, herausgegeben. Ed. 2. - M., „Aufklärung“, 1974

2. Shilovs Arbeit in der Schule und zu Hause: Mechanik. - M.: „Prosveshcheniye“, 2007