13
ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΜΕΛΕΤΗ 2ου ΝΟΜΟΥ ΝEWTON ME TH BΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΑΤWOOD Επιμέλεια: Μπίλιας Κων/νος Φυσικός. ΒΑΡΗ 2012-2013 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΓΕΙΤΟΝΑ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

  • Upload
    others

  • View
    22

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ:

ΜΕΛΕΤΗ 2ου ΝΟΜΟΥ ΝEWTON ME TH BΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ

ΜΗΧΑΝΗΣ ΑΤWOOD

Επιμέλεια: Μπίλιας Κων/νος Φυσικός.

ΒΑΡΗ 2012-2013

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΓΕΙΤΟΝΑ

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

& ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Page 2: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

1ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

OΔεύτεροςΝόμοςτουΝewton&ημηχανήτουΑtwood

Στο πείραμα αυτό θα εξετάσουμε τον 2ο Νόμο του Νewton χρησιμοποιώντας τη«μηχανήτουAtwood».

Θα υπολογίσουμε την επιτάχυνση του συστήματος χρησιμοποιώντας μετρήσειςαπόστασης–χρόνου.

ΕισαγωγήκαιΣκοπόςτουΠειράματος

Ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα για την κίνησηλέει ότι η επιτάχυνση α ενός σώματος ή ενόςσυστήματος είναι ευθέως ανάλογη με τοδιανυσματικόάθροισματωνδυνάμεωνπουδρουνπάνω στο σώμα ΣF και αντιστρόφως ανάλογη μετηνολικήμάζατουσυστήματος(a ΣF/m). Σεμορφή εξίσωσης γίνεται a = ΣF/m ή πιο κοινά:F=ma

Αυτή τη σχέση θα μελετήσουμε χρησιμοποιώνταςτην «μηχανή του Αtwood» που αποτελείται απόδύο μάζες συνδεδεμένες με ένα σκοινί περασμένο σε μια τροχαλία,απλήήδιπλή(Εικ.1,2).Η«μηχανήτουΑtwood»πήρετοόνομάτηςαπό τον Βρετανό Φυσικό George Atwood που χρησιμοποίησε τηδιάταξη αυτή για να μελετήσει την κίνηση και να υπολογίσει τηνεπιτάχυνσητηςβαρύτηταςg.

Στοπείραμαπουθαεκτελέσουμε,ηκοινήεπιτάχυνσητωνμαζώνθαχρησιμοποιηθεί για την μελέτη του Δεύτερου Νόμου του Νewton.Αφού η επιτάχυνση a του συστήματος εξαρτάται από δύομεταβλητές ( ΣF και m ) μία από τις μεταβλητές θα διατηρείταισταθερήκαιηάλληθαμεταβάλλεται.Μεταβάλλονταςτηδύναμηκαιτην ολική μάζα του συστήματος μπορούμε να υπολογίσουμε τηνεπιτάχυνσηπειραματικάμετρώνταςχρόνοκαιαπόστασηκαινατησυγκρίνουμεμετιςπροβλέψειςτου2ουΝόμουτουNewton.

ΌργανακαιΥλικά

Διπλήτροχαλίαμικρήςροπήςαδράνειας. Ράβδοιστήριξηςκαισύνδεσμοι. Δύοδίσκοιγιανακρεμάμεταβαρίδια. Σετβαριδιών10,20,και50g. Κανόνας1m. Χρονόμετρο. Χαρτίμιλιμετρέκαιυπολογιστήςτσέπης.

Εικόνα 1

Εικόνα 2

Page 3: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

2ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

Θεωρία

Τοελαφρύσκοινί(πετονιά ψαρέματος)θεωρείταιαβαρές.Μετιςμάζεςm1καιm2ναανεβαίνουν και να κατεβαίνουν αντίστοιχα, η βαρυτική δύναμη της διαφοράς μάζαςεπιταχύνειτοσύστημαδρώνταςωςσυνισταμένηδύναμη:

ΣF=m2g–m1g=(m2–m1)g(1)

Hτριβήκαιηροπήαδράνειαςτηςτροχαλίαςμπορείναθεωρηθείαμελητέαοπότε,

μεβάσητον2οΝόμοτουNewton:

ΣF=ma=(m2+m1)a(2)

Όπουm=m2+m1είναιηολικήμάζατουκινούμενουσυστήματος.

Εξισώνονταςτις(1)και(2)παίρνουμε:

(m2–m1)g=(m2+m1)aή

a21

12 )(

mm

gmm

(Θεωρητικήεπιτάχυνση)(3)

Γιαναπροσδιορίσουμετηνεπιτάχυνσηπειραματικά,ώστενασυγκριθείμετηναπότηνθεωρίαπροβλεπόμενητιμή,μετρούμετονχρόνο tγιατηνκατερχόμενημάζαώστεναδιανύσειμίαδεδομένηαπόστασηy.Στησυνέχεια,καιχρησιμοποιώνταςτηνκινηματικήεξίσωση:

y=u0t+2

1at2

μετημάζαναξεκινάαπότηνηρεμία(u0=0)καιy0=0,t0=0έχουμε:

y=2

1at2ή

aπ= 2

2

t

y(Πειραματικήεπιτάχυνση).

Στονπειραματικόυπολογισμότηςεπιτάχυνσηςχρησιμοποιήσαμεμετρήσειςχρόνουκαιαπόστασης, στην πραγματικότητα όμως στο πείραμα εμπλέκονται τριβές στητροχαλία αλλά, και η ροπή αδρανείας της που αμφότερα τα θεωρήσαμεαμελητέα.Έτσι,ενδέχεταιναυπάρχουναποκλίσειςμεταξύτωντιμώντηςθεωρητικήςκαι πειραματικής τιμής της επιτάχυνσης. Ο βασικός σκοπός του πειράματος είναι ναδείξειτηνεξάρτησητηςεπιτάχυνσηςενόςσυστήματοςαπότησυνισταμένηδύναμηκαιτημάζα.

Page 4: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

3ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

ΠειραματικήΔιαδικασία(Α).

Μεταβάλλονταςτηνολικήμάζα,(ΣFσταθερή).

1. Κατασκεύασε τη μηχανή Αtwood όπωςφαίνεται στην εικόνα. Αρχικά μη βάλειςextra μάζες στα δισκάκια. Χρησιμοποίησεαρκετόσκοινίώστεηδιαδρομή(y)ναείναιλίγο μικρότερη από ένα μέτρο γιααξιόπιστες μετρήσεις. Μέτρησε καικατέγραψε την απόσταση (y) στονΠίνακα(Α).Ζύγισεεπίσηςταάδειαδισκάκια.

2. Ξεκίνα βάζοντας 60g στο δισκάκι που θακατέβει ώστε να δημιουργήσεις μιαβαρυτική δύναμη εξ’ αιτίας της διαφοράςμάζας. Η δύναμη αυτή θα αναγκάσει τοσύστημα να επιταχυνθεί από την ηρεμία.Κάνε μερικές δοκιμές να δεις πωςσυμπεριφέρεταιτοσύστημαπρινπάρειςτιςκανονικέςμετρήσεις.Θεωρώντας την κατερχόμενη μάζα ωςm2 κατέγραψε τις τιμές των μαζώνm1καιm2στονπίνακα(Α).

3. Κάνε τρεις (3) ανεξάρτητες μετρήσεις γιατονχρόνοπουχρειάζεταιημάζαm2ναδιανύσειτηναπόστασηyαπότηνηρεμία.Κατέγραψετιςμετρήσειςαυτέςστονπίνακα(Α).

4. Πρόσθεσε40gσεκάθεδισκάκι.Επανέλαβετηδιαδικασία(3)καικατέγραψεπάλιόλεςτιςμετρήσειςστονπίνακα(Α).

5. Επανέλαβετηδιαδικασία(3)γιαδύοακόμαφορέςπροσθέτονταςαπό40gγιακάθεφορά.Μηξεχνάςνασημειώνειςτιςμετρήσειςσουστονπίνακα(Α).

ΠαρατήρησηΟιμάζεςπρέπειναξεκινούναπότηνηρεμίακατάτηνδιάρκειατωνμετρήσεων.Μιακαλήτεχνικήείναιηεξής:α)Κράτησετηm1κάτωστοέδαφος.β)Ταυτόχροναελευθέρωσετηνm1καιξεκίνατοχρονόμετρο.γ)Σταμάτατοχρονόμετροτηστιγμήακριβώςπουηm2φθάνειστοέδαφος.Καλύτερεςμετρήσειςθα επιτευχθούν αν το ίδιοάτομοχειρίζεται το χρονόμετροκαιελευθερώνειτηνμάζαm1.

y

Page 5: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

4ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

ΠειραματικήΔιαδικασία(Β).ΜεταβάλλονταςτηΣF(Ολικήμάζασυστήματοςσταθερή).1. Ξεκίνησε αφήνοντας τα δύο δισκάκια χωρίς extra μάζες. Σιγουρέψου ότι το

σύστημαισορροπείκαιπάλι.2. Τοποθέτησε50g(5μικρέςμάζεςτων10g),στοέναδισκάκικαι50gστοάλλο.3. Μετέφερε10gαπότοέναδισκάκιστοάλλο,έτσιώστεναπροκύψειπάλιδιαφορά

μάζας άρα βαρυτική δύναμη που θα επιταχύνει το σύστημα. Zύγισέ τα καικατέγραψε τις μάζες τους στον ΠΙΝΑΚΑ (Β). Η διαφορά είναι τώρα ότι ησυνολικήτουςμάζαθαπαραμένεισταθερή.

4. Όπως και στη πειραματική διαδικασία (Α), μέτρησε το χρόνο που χρειάζεται ημάζαm2ναδιανύσειτηναπόστασηy.α)Μετέφερε10gακόμααπότοδισκάκιm1στοδισκάκιm2γιατηνμέτρηση6.β)Μετέφερε10gακόμααπότοδισκάκιm1στοδισκάκιm2γιατηνμέτρηση7.γ)Μετέφερε10gακόμααπότοδισκάκιm1στοδισκάκιm2γιατηνμέτρηση8.

ΠΙΝΑΚΑΣΑ

Σκοπός:Ναμελετηθείτοa=F/mκρατώνταςτοFσταθερό.

Μετρήσεις

1

2 34

Κατερχόμενημάζαm2(Κg)

Aνερχόμενημάζαm1(Kg)

Aπόστασηπουδιανύειy(m)

Χρόνοςt(s)

δοκιμή1

δοκιμή2

δοκιμή3

Μέσητιμή

ΜετρηθείσαΕπιτάχυνσηaπ=2y/t2(m/s2)

ΣυνολικήΜάζαmoλ=m1+m2(Kg)

ΣυνισταμένηΔύναμηΣF=(m2–m1)g(N)

ΘεωρητικήΕπιτάχυνση

aθ=olm

F(m/s2)

%Διαφοράμεταξύaπκαιaθ

Page 6: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

5ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

Υπολογισμοί:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 7: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

6ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

ΠΙΝΑΚΑΣΒ

Σκοπός:Ναμελετηθείτοa=F/mκρατώνταςτοmσταθερό.

Μετρήσεις

5

6 78

Κατερχόμενημάζαm2(Κg)

Aνερχόμενημάζαm1(Kg)

Aπόστασηπουδιανύειy(m)

Χρόνοςt(s)

δοκιμή1

δοκιμή2

δοκιμή3

Μέσητιμή

ΜετρηθείσαΕπιτάχυνσηaπ=2y/t2(m/s2)

ΣυνολικήΜάζαmoλ=m1+m2(Kg)

ΣυνισταμένηΔύναμηΣF=(m2–m1)g(N)

ΘεωρητικήΕπιτάχυνση

aθ=olm

F(m/s2)

%Διαφοράμεταξύaπκαιaθ

Page 8: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

7ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

Yπολογισμοί:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 9: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

8ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

Ερωτήσεις–Επεξεργασία

1. Ότανησυνισταμένηδύναμη (βαρυτικήδύναμη τηςδιαφοράςμάζας)αυξάνει (μετην ολική μάζα του συστήματος σταθερή) η επιτάχυνση τουσυστήματος……………………………………………

2. Ότανηολικήμάζαπουεπιταχύνεταιαυξάνεται(συνισταμένηδύναμησταθερή)ηεπιτάχυνσητουσυστήματος……………………………………………

3. Πως μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας g

χρησιμοποιώνταςτην«μηχανήAtwood»;……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τον πίνακα (Β) σχεδίασε τη γραφικήπαράσταση της επιτάχυνσης των δύο σωμάτων σε συνάρτηση με τη διαφορά:(m2–m1)σεχαρτίμιλλιμετρέ. (Σχεδιάζονταςτηευθείαπουπερνάειμεβέλτιστοτρόποαπόταδεδομένα).

5. Δικαιολόγησετημορφήτηςγραφικήςπαράστασηςμεβάσητηνεξίσωση(3).……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. Βρεςτηκλίσητηςκαμπύληςκαισημείωσετητιμήτης:κλίσηκ=…………………….

Στησυνέχειαχρησιμοποιώνταςτηκλίσηυπολόγισετηνεπιτάχυνσητηςβαρύτηταςκαιτην%απόκλισηαπότηνπραγματικήτιμή(9,81m/s2).…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Page 10: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

9ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

Bιβλιογραφία: PhysicsLaboratoryExperiments (SixthEdition). JerryD.Wilson,CeciliaA.

Hernandez. Laboratory Experiments In College Physics (Seventh Edition). Cicero H.

Bernard,ChiroldD.Epp.

Page 11: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

10ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

EνδεικτικέςΜετρήσειςΠειραματικήΔιαδικασίαΑ.ΠΙΝΑΚΑΣΑ

Μάζαδίσκου1=24,9gMάζαδίσκου2=25,4g Μετρήσεις

1

2

3

4

Κατερχόμενημάζαm2(Κg)

0,085 0,125 0,165 0,205

Aνερχόμενημάζαm1(Kg)

0,025 0,065 0,105 0,145

Aπόστασηπουδιανύειy(m) 0,8Χρόνοςt(s)

δοκιμή1

0,62

0,76 0,93

1,04

δοκιμή2

0,64 0,8 0,95

1,05

δοκιμή3

0,62 0,76 0,96

1,06

Μέσητιμή

0,62 0,77 0,94

1,05

ΜετρηθείσαΕπιτάχυνσηaπ=2y/t2(m/s2)

4,16 2,7 1,81

1,45

ΣυνολικήΜάζαmoλ=m1+m2(Kg)

0,110 0,190 0,270 0,350

ΣυνισταμένηΔύναμηΣF=(m2–m1)g(N)

0,59 0,59 0,59 0,59

ΘεωρητικήΕπιτάχυνση

aθ=olm

F(m/s2)

5,4 3,1 2,2

1,7

%Διαφοράμεταξύaπκαιaθ

22,9 11,3 17,8 14,7

Σημ. Όπως μπορεί να παρατηρήσει κανείς, υπάρχει μια σημαντική απόκλιση μεταξύθεωρητικήςκαιπειραματικήςτιμήςτηςεπιτάχυνσηςηοποίαοφείλεταιστοότιυπάρχουνδυνάμεις τριβής, που δεν λάβαμε υπ’ όψιν, η τροχαλία έχει ροπή αδρανείας πουθεωρήσαμεαμελητέα,όπωςεπίσηςθεωρήσαμεαβαρέςτοσκοινί.Όλααυτάοδήγησανσεαυτή την απόκλιση. Παρ ‘ όλα αυτά ο σκοπός του πειράματος είναι να δείξει πως ηεπιτάχυνση ενός συστήματος εξαρτάται από την συνισταμένη δύναμη και τη μάζα καιθεωρώπωςεπιτυγχάνεται.

Page 12: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

11ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

ΠειραματικήΔιαδικασίαΒ

ΠΙΝΑΚΑΣΒ

Μετρήσεις

5

6

7

8

Κατερχόμενημάζαm2(Κg)

0,086 0,096 0,106 0,116

Aνερχόμενημάζαm1(Kg)

0,065 0,055 0,045 0,035

Aπόστασηπουδιανύειy(m)

0,8

Χρόνοςt(s)

δοκιμή1

1,26 0,89

0,7

0,53

δοκιμή2

1,27 0,90

0,77

0,56

δοκιμή3

1,26 0,89 0,76

0,59

Μέσητιμή

1,26 0,89 0,73

0,59

ΜετρηθείσαΕπιτάχυνσηaπ=2y/t2(m/s2)

1,0 2,0 3,0

4,7

ΣυνολικήΜάζαmoλ=m1+m2(Kg)

0,151 0,151 0,151 0,151

ΣυνισταμένηΔύναμηΣF=(m2–m1)g(N)

0,21 0,40 0,60 0,8

ΘεωρητικήΕπιτάχυνση

aθ=olm

F(m/s2)

1,36 2,66 3,96

5,3

%Διαφοράμεταξύaπκαιaθ

26 24 24 11

ΑπάντησησταΕρωτήματα3,6Αν κάνουμε μια γραφική παράσταση της επιτάχυνσης με τη διαφορά (m2 – m1 )μπορούμε,υπολογίζονταςτηκλίσητηςκαμπύληςπου θαπροκύψειναυπολογίσουμε

τοg.Πράγματιμετηβοήθειατηςσχέσηςα21

12 )(

mm

gmm

παρατηρούμεπωςηκλίσητης

καμπύληςισούταιμεg/(m1+m2),οπότεγνωρίζονταςτηκλίσημπορούμεναβρούμετοg.ΈτσιαπόταδεδομένατουπίνακαΒφτιάχνουμεέναπίνακατιμώνκαισχεδιάζουμετηγρ.παράστασηa‐(m2–m1):

Page 13: ΦΥΣΙΚΗ A’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ1ekfe-anatol.att.sch.gr/teachersworks/Atwood_machine_with_Data.pdf · ΦΥΣΙΚΗ a’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

12ΕκπαιδευτήριαΓείτονα.ΤμήμαΦυσικώνΕπιστημώνκαιΤεχνολογίας.

Φυσική Α’ Λυκείου. “Μηχανή Atwood” και 2ος Νόμος του Νewton.

(m2– m1)(Kg) a(m/s2)

0,021 1,00,041 2,00,061 3,00,081 4,7

Επομένως,g=k(m2+m1)=60,35x0,151=9,11m/s2Aρκετάικανοποιητικήτιμήγιαταδεδομένατουπειράματος.

y = 60,35x ‐ 0,4004R² = 0,9798

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

α (m/s2)

(m2 ‐m1) (kg)

Γράφημα α ‐ (m2 ‐m1)

Σειρά1

Γραμμική (Σειρά1)

Γραμμική (Σειρά1)