Движение монетки

МОУ «Лицей № 43»

(естественно-технический)

ДВИЖЕНИЕ МОНЕТКИ

Брянцев Александр

9 «В» класс

Саранск

2010

Описание движения монетки по наклонной плоскости.

Рисунок 1. Движение монетки по наклонной плоскости.

S, м (Расстояние наклонной плоскости)	t, c (Время, за которое монетка проходит наклонную плоскость)	t(ср),c	a, м/c² (Ускорение монетки)	αº (Угол между плоскостью и горизонтом)	m, г (Масса монетки)	d, cм (Диаметр монетки)	толщина монетки, мм
0,28	0,97	0,81	0,85	15	5,14	2,3	1,8
0,84
0,70
0,81
0,84
0,79

Таблица 1. Данные опыта.

Надо оговориться сразу, что данные таблицы неточны, во-первых - опыт проводился в домашних условиях, чтобы он был точнее нужно проводить его в лабораториях со специальным оборудованием. Во-вторых - монетка, не всегда проходила 0,28 м, т. к. угол между наклонной плоскость и горизонтом, относительно опоры (если смотреть на плоскость против направления движения монетки) не всегда был 0, а при движении менялся.

В качестве наклонной плоскости я взял книгу в обложке, но ради интереса пробовал брать и плоскости из другого материала, такой же длины:

№	Вид наклонной плоскости	t, c (Время)	tср, c (Среднее время)
1	Хлопок (В качестве наклонной плоскости я натянул ткань из хлопка)	0,9	0,99
2	1
3	1,1
4	0,94
1	Деревянный брусок (Береза)	1,2	1,95
2	1,17
3	1,2
4	1,21
1	Пластмасса	0,93	0,94
2	0,97
3	0,88
4	1

Таблица 2. Зависимость времени от материала наклонной плоскости.

Я тебе в последнем варианте специально отформатировал две таблицы для образца. Не обратил внимания?

Как мы видим из таблицы 2, время прохождения монетки зависит от материала наклонной плоскости. Например, если взять березовый брусок, то время получится большое, т. к. у бруска есть видимые на глаз шероховатости, отсюда и большая сила трения. Но все-таки следует отметить, что если мы возьмем деревянный брусок, опыт проводить будет легче, потому-то монетка не падает на бок.

Также нельзя не отметить зависимость времени от угла наклона:

№	Угол между наклонной плоскостью и горизонтом	t, c (Время)	tср, c (Среднее время)
1	20	0,73	0,73
2	0,72
3	0,73
4	0,74
1	28	0,62	0,65
2	0,68
3	0,65
4	0,64
1	7	0,92	0,96
2	0,97
3	1
4	0,93

Таблица 3. Зависимость времени от угла наклонной плоскости.

Как мы видим из таблицы 3, чем больше угол, тем меньше времени требуется для прохождения монеткой наклонной плоскости, т. к. чем больше угол, тем больше скорость.

При движении монетка виляет из стороны в сторону. Проведя опыты, я определил, что такое колебание зависит от скорости вращения, массы и отношению диаметра к толщине. Когда тело только начинало движение, оно начинало, колеблется и в 30% случаев падало на бок, мне приходилось проводить опыт сначала. Но когда тело набирало скорость, оно двигалось более «уверенно». Здесь свою роль играет и сила трения опоры, нужно брать такую опору, в которой сила трения покоя имеет такую величину, чтобы обеспечить раскручивание монетки. Также был подвох в том, что диаметр был на много меньше толщины, и тело при нулевой скорости просто падало, т. е. возникали трудности с его «отправлением» по наклонной плоскости. Я провел опыт, где взял тело толщиной большей, чем диаметр (карандаш цилиндрической формы). Он не вилял из стороны в сторону, но всё время отклонялся по движению по прямой линии. Я понял, что на это влияет сила реакции опоры, т. е. куда она направлена туда и будет отклоняться тело. На это влияет много факторов: ветер, малейшее отклонение опоры и т. д. Чтобы этих факторов было меньше, опыт надо проводить в лабораторных условиях. Когда я отпускал монетку, я заметил, что когда скорость минимальная монетка виляет в стороны, а когда набирает скорость, движется прямо или с отклонением от прямой линии, но уже без колебания. Также нельзя не учесть то, что тело после прохождения наклонной двигалось еще и по горизонтальной плоскости. Это прямолинейное с ускорением сложное движение, которое можно разделить на вращательное и поступательное. При движении монетки по наклонной плоскости, в любой момент времени действующие на нее силы остаются постоянными: сила реакции опоры, сила трения, сила тяжести. Отсюда можно сделать вывод что, по наклонной плоскости тело двигалось прямолинейно равноускоренно:

Отформатируй текст! Исправь ошибки!

1), откуда , т. к. .

2) , т. к. , то

V=0,85 м/с2*0,81 с0,69 м/с

Что за расчеты? Что они показывают?

Рассмотрим движение монетки по горизонтальной плоскости. Тело двигалось прямолинейно равнозамедленно:

3)

; откуда

Центр масс тела:

4) ;

; (µ - коэффициент трения)

;

;

; Эта формула годится только для чисто поступательного движения! Я уже писал это!

Коэффициент трения я взял равным 0,06 почему? (пластиковая обложка о монетку).

a = 10м/c² (0,966-0, 06*0,259) =9, 5 м/c; данное решение не подходит для нашего случая, т. к. ускорение монетки зависит от массы тела (откуда это следует?)..

5) Oy: 0=N - mgsin α; N= mgsin α= 0,00513кг * 10 с/м² * 0,259= 0,013 Н;

6) Fтяж. = mgcos α= 0,00513кг * 10 с/м² * 0,966= 0, 05 H;

Движение точки на гурте монеты:

- угловая скорость, -центростремительное ускорение, - частота обращения тела по окружности.

Вывод.

Проводя опыты, я узнал, почему монетка движется с колебанием в начале движения. Это происходит по тому, что в начале движения у тела маленькая скорость и толщина на много меньше чем диаметр (опять нет физики?). На время влияют такие факторы: угол наклонной плоскости, материал и размеры (в данном случае диаметр).

Такие явления можно наблюдать и в жизни. Например, велосипед, если мы разгонимся, то руль мы поедем прямо или в бок (зависит от силы реакции опоры), а вот если скорость будет мала, то переднее колесо велосипеда будет колебаться из стороны в сторону. А если взять каток, у которого колесо тоже цилиндрической формы, то он даже при нулевой скорости будет стоять и не упадет, происходит это, потому что у катка большая толщина колеса. Это не вывод!

Теория лучше не стала. С оформлением также много проблем.

Оценки: эксперимент – 5-, теория – 3, погрешности – 2, выводы – 3-, оформление – 3.