Муниципальное общеобразовательное учреждение Лицей № 43
Исследовательская работа:
«Движение тела по наклонной плоскости с переходом на горизонтальную поверхность»
Лыскова Юлия
9 В класс
2010
Эксперимент №1.
Цель: изучить движение тела по наклонной плоскости, тело цилиндрической формы, у которого толщина меньше диаметра (монета).
Оборудование: наклонная плоскость (линейка (широкая)), монета, линейка (погрешность: 1 мм), секундомер, горизонтальная поверхность (деревянный стол),угол наклонной плоскости равен 37 градусов(sin=0,6; cos=0,8).
Наблюдение:
Я взяла рублёвую монету (диаметр:2 см, ширина:1 мм). Пустила её по наклонной плоскости (высота: 10 см). Приблизительно за 2.75 секунды монета прокатилась 30 см по наклонной и 10 см по прямой плоскостям, после чего под действием силы тяжести упала на большую сторону, тем самым остановилась. Я повторила опыт 6 раз и занесла данные в таблицу:
S (м) | t (c) | tср (c) | ∆t, с | ∆tср, c | |||||||
Движение монеты по наклонной и прямой плоскостям | 0,4 |
| 2,96 | 0,2 | 0,26 | ||||||
0,4 | |||||||||||
0 | |||||||||||
0,1 | |||||||||||
0,5 | |||||||||||
0,4 |
S - путь, который прошло тело по наклонной и прямой плоскостям;
t - время, за которое тело проходило путь, равный S
tср - среднеарифметическое время, прохождения тела всего движения по наклонной и горизонтальной поверхности.
Рассчитаем для данного эксперимента ускорение, с которым двигалось данное тело, для этого запишем второй закон Ньютона:
ma= mg+ N+Fтр;
ma= mg* sin α- µmg* cos α
Из данной формулы находим a:
a= g(cos α- µ*sin α );
(я взяла кофицент трения= 0,04 На каком основании? )
a=10(0,8-0,04*0,6)=7,76(м/с)-данное решение не подходит для нашего случая, т. к. ускорение монетки зависит от массы тела (откуда это следует?).
- коэффициент трения
– ускорение свободного падения
m – масса тела
- сила реакции опоры
- сила трения
- ускорение
На тело действовали: сила трения, сила тяжести, сила реакции опоры.
am= N+ Fтр + Fт: сумма всех сил, действующих на тело при его движении.
Эксперимент №2
Цель: изучить движение тела по наклонной плоскости, цилиндрической формы, у которого толщина меньше диаметра (подставка для электронного карандаша).
Оборудование: наклонная плоскость (книга), подставка для электронного карандаша (пластмассовая) , линейка (погрешность: 1мм), угол наклонной плоскости равен 45градусов(sin=0,71; cos=0,76),секундомер, горизонтальная поверхность(деревянный стол).
Наблюдение:
Я взяла подставку (диаметром 5 см, шириной 2 см). Пустила её по наклонной плоскости (высота: 10 см). За 0,75 секунды испытуемое тело прокатилось 30 см по наклонной и 10 см по прямой плоскостям, после чего из-за того, что тело стало терять скорость, упала на большую сторону, тем самым остановилась, под действием силы тяжести и силы трения (непонятно!?). Я проделала опыт 5 раз и занесла данные в таблицу:
S (м) | t (с) | tср (c) | ∆t, с | ∆tср, c | |
Движение подставки по наклонной и прямой плоскостям | 0,3 | 0,75 | 0,77 | 0 | 0,3 |
0,79 | 0,1 | ||||
0,78 | 0,7 | ||||
0,74 | 0,5 | ||||
0,78 | 0,2 |
Рассчитаем для данного эксперимента ускорение, с которым двигалось данное тело, для этого запишем второй закон Ньютона:
ma= mg+ N+Fтр;
ma= mg* sin α- µmg* cos α
Из данной формулы находим a:
a= g(cos α- µ*sin α );
(я взяла кофицент трения= 0,04 )
a=10(0,76-0,04*0,71)=7,3(м/с)-данное решение не подходит для нашего случая, т. к. ускорение монетки зависит от массы тела (???).
Этот рисунок демонстрирует траекторию движения тела по наклонной плоскости.
Теория движения тела:
В этих опытах мы наблюдали поступательное и вращательное движение относительно неподвижной оси, направленнойая (?) горизонтально:
Поступательное движение - это движение, при котором все точки тела двигаются по одинаковым траекториям. При этом отрезок, соединяющий любые две точки тела, перемещается параллельно самому себе.
Вращательное движение - это движение, при котором все точки твёрдого тела описывают окружности с центрами, лежащими на одной прямой.
У каждой точки монеты есть своя траектория движения.
Если траектории всех точек тела лежат в параллельных плоскостях, то это движение называется плоскопараллельным. Плоскопараллельное движение можно разложить на поступательное и вращательное движение.
a)Цилиндрическое колесо x= v*t Движение колеса этой формулой не описывается!
b) тело;
Вращается со скоростью v;
W= v/R; путаница в обозначениях!
- угловая скорость
- частота обращения тела по окружности
R – радиус монеты
xi=f(t);
Точка на ребре монеты движется вращательно (неверно!):
W=2π/t; ay= w2R; радиус – скаляр!
W=2 π*D=> D=w/2π;
T=t/N=> N=t/T=Dt;
V=2 πRD;
E=M/I=F/mr2(закон вращательного движения).
Формулы записаны неизвестно зачем!? Их нужно использовать для объяснения результатов своего эксперимента!
Погрешности измерений:
Рассчитаем абсолютною погрешность a:
К 1 опыту:
=0,0092м/с^2;
Ко 2 опыту:
=0,531 м/с^2;
Рассчитаем абсолютною погрешность v:
К 1опыту:
=2,197м/с
Ко 2 опыту:
=2,596м/с
Рассчитаны погрешности косвенных измерений, но случайные или систематические?
Вывод: Проводя опыты, я узнала, почему монетка движется с колебанием в начале движения, а подставка движется без каких либо колебаний (Ты, может быть, и узнала, но из твоих объяснений я понять ничего не смог!). Это происходит по тому, что в начале движения у монетки маленькая скорость и толщина на много меньше чем диаметр, а у подставки толщина больше. На время влияют такие факторы: угол наклонной плоскости, материал и размеры.
Оценки: эксперимент – 3, теория – 3, погрешности – 3, оформление – 3.
