Отримання знань
дистанційна підтримка освіти школярів
Лабораторна робота № 6
Тема: | Вивчення руху тіла, кинутого горизонтально.
|
Мета: | виміряти початкову швидкість, надану тілу в горизонтальному напрямі під час його руху під дією сили тяжіння; встановити виду траєкторії під час руху тіла, кинутого горизонтально.
|
Обладнання: | штатив з муфтою, жолоб для пуску кульки, фанерна дошка, два аркуші білого та один аркуш копіювального паперу, кнопки, лінійка, висок, міліметровий папір, клейка стрічка (за необхідності). |
Теоретичні відомості
Знайдемо дальність польоту тіла, кинутого горизонтально. Для цього зобразимо схему руху (рис 1). Оскільки рух тіла, кинутого горизонтально відбувається у вертикальній площині, то нам знадобляться дві взаємо перпендикулярні осі ОХ та OY для його описання.
Пов’яжемо систему відліку з землею. Вісь ОХ спрямуємо вздовж поверхні землі, а вісь OY вертикально вгору перпендикулярно до поверхні землі. Початок координат розташуємо так, як показано на рис 2. Тоді Запишемо рівняння руху в проекціях на кожну вісь:
|
рис 1 |
, 
, 
, 
.
Оскільки під час польоту на кинуте тіло діє лише сила земного тяжіння, то тіло, кинуте горизонтально рухатиметься з прискоренням вільного падіння g. Спроектувавши вектори початкової швидкості 
і прискорення 
на осі ОХ та OY (рис 2), запишемо рівняння руху для даного випадку:
(6)
звідки 
(7)
Підставимо (7) в (6): 
. Звідки
 |
З рівнянь (6) та (7) можна отримати і рівняння траєкторії руху кульки замінивши l та 0 на миттєві координати х та y. (виконайте самостійно)
Контрольні запитання
1) Сформулюйте означення прискорення рівнозмінного руху та запишіть формулу за якою визначається прискорення.
2) Ви ведіть формулу для дальності польоту тіла, кинутого горизонтально (зобразіть схему руху). Виведіть рівняння траєкторії, закон зміни швидкості тіла від часу. Вкажіть характер руху тіла по вертикалі і по горизонталі.
3) Доведіть формулу, за якою можна визначити миттєву швидкість тіла, кинутого горизонтально, знаючи початкову швидкість кидання 
та висоту h.
Розв’яжіть тренувальні задачі
1) З якою початковою швидкістю потрібно кинути горизонтально камінь з вежі висотою 20 м, щоб він упав на відстані 30 м від її основи?
2) Тіло кинули горизонтально з висоти 40 м з початковою швидкістю 10 м/с. Знайдіть миттєву швидкість (величну і напрямок) тіла через 2 с після початку руху та в момент падіння на землю.
3) З літака, який летить зі постійною швидкістю 125 м/с на висоті 1960 м, скидають вимпел. (початкова швидкість вимпела відносно літака дорівнює нулю). Визначте відстань між літаком і вимпелом через 10 с після скидання.
Хід роботи
І. Визначення початкової швидкості тіла, кинутого горизонтально.
1. Опрацюйте теоретичні відомості та інструкцію лабораторної роботи. Підготуйте у роботі таблицю даних 1 для запису результатів вимірювань та обчислень.
2. За допомогою штативу закріпіть фанерну дошку вертикально так, щоб прямий край похилого жолоба був горизонтальним.
3. Прикріпіть до фанери кнопками аркуш білого паперу.
рис 2 |
4. Покладіть кульку на верхній край жолоба і відпустіть (рис 2). Зафіксуйте місце падіння кульки на парту. В цьому місці, біля основи установки, на парту, покладіть аркуш білого паперу, а поверх нього копіювальний, копіювальним шаром донизу. Доцільно під аркуш білого паперу підкласти шматочок гуми, щоб запобігти пошкодженню поверхні парти.
5. Покладіть кульку на верхній край жолоба і відпустіть. За допомогою мірної стрічки виміряйте дальність польоту кульки l (див рис) та висоту падіння h. Результати вимірювань запишіть до таблиці 1.
6. Дослід повторіть 5 разів (пункти 4 – 5), щоразу вимірюючи дальність польоту l. Обчисліть середнє значення дальності польоту lср.
7. За отриманими даними знайдіть швидкість кульки в момент відриву від жолоба за формулою 
8. Обчисліть похибки вимірювань та обчислень та запишіть результати Вашого дослідження до таблиці даних 1.
9. Зробіть висновок, у якому опишіть свої здобутки, яких Ви набули, виконуючи дану роботу; головні причини похибок; основні, на Ваш погляд, недоліки та переваги даного дослідження; пропозиції щодо його покращення.
ІІ. Визначення виду траєкторії тіла, кинутого горизонтально.
1. Опрацюйте теоретичні відомості та інструкцію лабораторної роботи. Підготуйте у роботі таблицю даних 2 для запису результатів вимірювань та обчислень.
2. На аркуші, прикріпленому до фанери накреслити координатну сітку (це буде простіше зробити, якщо прикріплений аркуш - це аркуш міліметрового паперу).
3. Визначивши в попередньому досліді початкову швидкість кульки, запишіть рівняння залежності координати кульки вздовж кожної з осей від часу х(t) та y(t) та рівняння траєкторії у(х).
4. Позначити на вісі ОХ точками положення кульки через довільні однакові проміжки часу. Знайти відповідні точки на траєкторії,абсцисами яких є обрані точки і знайти відповідні їм ординати. На вісі ОУ отримаємо віповідну послідовність точок у1,у2,у3,...Перевірити, що у3у2 -- у2у1= у4у3--у3у2=.... Пояснити теоретично отримані співвідношення. Дослід повторити три рази для різних кутів нахилу дошки.