Цель работы: Экспериментальное изучение прямолинейного движения, определение мгновенной скорости и ускорения движущегося тела, проверка II закона Ньютона.
Приборы и материалы: машина Атвуда, выпрямитель ВС — 4 — 12 , электронный секундомер, проводники, ключ. Установка ELWRO.
Прибор Атвуда (рис. 13) состоит из вертикальной шкалы 1, блока 2, грузов 6, электромагнитного пускателя 3, приёмного столика с чашечкой 4, подставки 7, ограничителя. На обратной стороне шкалы внизу укреплены колодки с клеммами: 1— 2 для подключения секундомера, и 3 — 4 для подключения выпрямителя. На этой же стороне вдоль шкалы имеется паз с двумя токоведущими шинами, через которые с помощью приёмного столика включается секундомер. Чашечка приёмного столика может немного (на 5 мм) перемещаться в вертикальном направлении. В поднятом положении она замыкает цепь секундомера. При ударе она опускается и размыкает цепь, счёт времени прекращается.
Электромагнитный пускатель служит для пуска грузов и для фиксирования их в начальном положении. При включении электромагнита к его сердечнику притягивается металлическая пластинка, которая размыкает
Рис.13
цепь, секундомера и одновременно зажимает леску, фиксируя грузы в определённом положении. Электромагнитный пускатель питается постоянным напряжением 4 — 6В.
Каждый из грузов состоит из двух цилиндров с полостями для засыпки дроби при тарировке. Поэтому развинчивать грузы нужно только в вертикальном положении, не переворачиваяих.
В работе можно использовать груз целиком или только верхний цилиндр, отвинтив нижний вместе с закрывающей его пластиной. При подвеске грузов нужно обратить вниманиена маркировку; П — правый, Л — левый.
Для приведения системы (грузы и блок) в ускоренное движение служат три перегрузка. Помещая их на правый и левый грузы в различных сочетаниях (но так, чтобы все три были в работе), можно менять силу, действующую на систему, сохраняя массу системы постоянной,
F рез = (mсправа — m слева) × g
где через m прав и mлев. Обозначены массы перегрузков.
mc = mгрузов + mперегр +0.5 mблока
Для изменения массы системы при постоянной силе нужно вывинтить с обеих сторон нижнюю часть грузов, а расположение перегрузков не менять.
Установка ELWRO представляет собой более компактный вариант установки с собранной электрической схемой и счетчиком времени.
Перед началом работы нужно установить шкалу строго вертикально с помощью «ножек» винтов. Установка считается достаточной, если правый груз висит над центром чашки приёмного столика, а леска свободно проходит между электромагнитом и прижимной пластинкой.
Затем к клеммам 3 и 4 присоединить выпрямитель, через ключ, который должен быть разомкнут, и вилку выпрямителя включить в сеть. Прогреть приборы в течении 10-15 мин. При включении тумблера на панели выпрямителя должна загореться сигнальная лампочка. Замыкая ключ, убедиться, что пластинка электромагнита прижимает леску.
Включить электромагнит, проверить движение грузов: они не должны самопроизвольно приходить в движение, а после лёгкого толчка должны двигаться равномерно, правый вниз.
Присоединить секундомер к клеммам 1 и 2 и поднять чашечку приёмного столика. Включить секундомер. При разомкнутом ключе и поднятой чашечке он должен вести счёт времени.
При замыкании ключа (и поднятой чашечке) или при опускании чашечки (и при разомкнутом ключе) секундомер должен останавливаться. Если это не выполняется, следует обратиться к лаборанту. После этой проверки установка готова к работе.