Замечание

Изменение показаний динамометра, который используется для измерения центробежной силы, происходит согласно закону Гука:

,

где жесткость пружины.

Связь периода вращения с угловой скоростью задается формулой:

. (3)

Краткое описание установки:

На рисунке 1 представлен внешний вид экспериментальной установки для измерения центробежной силы.

Рис.1 Внешний вид установки

1 – аппарат для изучения центробежной силы;

2 – тележка;

3 – приводной ремень;

4 – направляющие стержни;

5 – динамометр;

6 – световой барьер со счетчиком.

На аппарате для измерения центробежной силы имеются деления для измерения расстояния от оси вращения до тележки.

Ход работы:

Задание 1: Определение зависимости центробежной силы от массы

1. Соберите установку как показано на рисунке.
2. Прикрепите красный указатель на стержень, установленный в центре тележки. С его помощью можно определить расстояние от оси вращения до центра тяжести тележки.
3. С помощью блока подсоедините тележку нитью к динамометру. Длина нити примерно 26 см.
4. Установите динамометр в держателе в крайнее нижнее положение.
5. Включите источник питания и установите частоту вращения мотора.
6. Аппарат для изучения центробежной силы вращается с постоянной частотой. Определите возникающую при этом силу при помощи динамометра.
7. Постоянная угловая скорость во время всего эксперимента определяется частотой вращения мотора.
8. Положение красного указателя отметьте кусочком липкой ленты. Для этого остановите мотор, выключив источник питания.
9. Положите на тележку дополнительные гири.
10. Зафиксируйте динамометр в держателе в крайнем верхнем положении.
11. Включите источник питания.
12. Опускайте динамометр в держателе вниз с интервалов в 1 см. При этом указатель на тележке должен приблизиться к отмеченному положению .
13. Определите соответствующую силу , когда указатель совпадет с положением .
14. Повторите опыт несколько раз, добавляя гири на тележку.
15. Результаты всех измерений занесите в таблицу 1.
16. По данным таблицы 1 постройте график зависимости центробежной силы от массы.

Замечание: Если тележка движется за отметкой, выключите мотор, подтяните динамометр вверх и перезапустите мотор.

Таблица результатов 1

Задание 2: Определение зависимости центробежной силы от угловой скорости

1. На конце дорожки аппарата для изучения центробежной силы между направляющими стержнями приклейте отметку для светового барьера.

2. При измерении времени полного оборота переключитесь в режим .

3. Убедитесь, что тележка не соприкасается со световым барьером при движении по максимальному радиусу.

4. Масса тележки остается постоянной.

5. Отметьте заранее определенный радиус (например, 20см) кусочком липкой ленты.

6. Включите мотор.

7. Регулируя положение динамометра в зажиме, добейтесь того, чтобы красный указатель был на отметке .

8. Зафиксируйте показания динамометра.

9. С помощью счетчика определите период вращения аппарата .

10. Зная период вращения по формуле (3) определите угловую скорость .

11. Повторите опыт несколько раз, изменяя частоту вращения мотора.

12. Результаты всех измерений вычислений заносите в таблицу 2.

13. По данным таблицы 2 постройте график зависимости центробежной силы от квадрата угловой скорости ().

Таблица результатов 2

Задание 3: Определение зависимости центробежной силы от расстояния до оси вращения

1. Масса тележки остается постоянной.

2. Постоянная угловая скорость в течение всего опыта, как и в упражнении 1, задается частотой мотора.

3. Зафиксируйте динамометр в держателе в крайнем верхнем положении.

4. Включите мотор.

5. С помощью делений на аппарате определите радиус движения тележки.

6. Определите при помощи динамометра соответствующую центробежную силу.

7. Передвинув в держателе динамометр вниз, увеличьте радиус окружности, описываемой тележкой.

8. Определите радиус и соответствующее ему значение центробежной силы.

9. Повторите опыт несколько раз, еще увеличивая радиус окружности.

10. Результаты всех измерений занесите в таблицу 3.

11. По данным таблицы 3 постройте график зависимости центробежной силы от расстояния до оси вращения.

Таблица результатов 3

Дата добавления: 2015-07-19