Лабораторна робота "Вивчення руху тіла по колу"

Чи усе ми пам'ятаємо та вміємо застосовувати

Парадокс Аристотеля

У книзі "Механіка", автором якої вважають Арістотеля, ми зустрічаємо такий парадокс.

Ось два жорстко з'єднані колеса, одне всередині іншого, із загальною віссю. Більше колесо котиться без ковзання.

За повний оборот воно проходить шлях, що дорівнює довжині його кола. Але ж і менше колесо в той же час проходить той самий шлях!

Чи не означає це, що менше коло має такий самий радіус як більше? Варіанти відповіді:

Ні, звичайно

Так, це можливо

Застосування парадоксу Аристотеля

Звичайно ж ні, ми на власні очі бачимо, що радіуси коліс різні. Справа в іншому – у ковзанні.

Цей принцип пояснює, як потяги повертають рейками. Форма колеса конусоподібна, і ліве і праве колеса можуть пробігати різний шлях за один і той самий час. 

Мета роботи та необхідне обладнання

Мета: визначити період обертання, лінійну та кутову швидкості й доцентрове прискорення під час рівномірного руху тіла по колу.

Обладнання: штатив із муфтою та кільцем, нитка, аркуш паперу з накресленим колом радіусом 10 см і міткою на ньому, тягарець масою 100 г, секундомір або ж, як у нашому випадку, відео експерименту.

Теоретичні відомості

Рівномірний рух по колу характеризується лінійною та кутовою швидкостями. Оскільки напрям швидкості під час такого руху постійно змінюється, то рух тіла є прискореним, із прискоренням, спрямованим до центра кола, доцентровим прискоренням. Ці фізичні величини можна обчислити, знаючи час, упродовж якого тіло робить один повний оберт по колу (період). Період обертання можна обчислити, поділивши час обертання на кiлькiсть зроблених обертів:

T=t/N

Оскільки, рухаючись по колу радіусом R, за один оберт тіло проходить шлях, що дорівнює довжині кола, й описує кут 2π радіан, то лінійну швидкість обчислюємо за формулою:

ν=2πR/T

а кутову швидкість визначаємо за формулою:

ω=2π/T

Вираз для доцентрового прискорення матиме такий вигляд:

a=4π²R/T²

Виконання роботи

Інструкція щодо виконання роботи

1. Завантажити Шаблон_Звіт.docx .

2. Внести свої дані .

3. Переглянути відео експерименту одночасно внісши до Таблиці_результатів виміряні значення.

https://youtu.be/IikR9aQBUXM

4. Провести обчислення характеристик рівномірного руху тіла по колу та внести отримані результати до Таблиці_результатів.

5. Написати висновок до лабораторної роботи.

6. Документ Шаблон_Звіт.docx зберегти з ім'ям "Прізвище_номер групи_ЛР_2"

7. Перевірити чи заповнена повністю Таблиця_результатів, чи написаний висновок до роботи і чи внесені дані про вас.

8. Заповнений файл прикріпити обов'язково.

Застосування набутих знань

Обчисліть характеристики руху колеса будь-якого автомобіля (на ваш вибір), якщо він рухається зі швидкістю 60 км/год. Потрібні дані можна взяти на сайтах торговельних компаній.

Напишіть відповідь на запитання та свої враження від виконання роботи (що вдалося легко, а що викликало труднощі).

Це завдання оцінюється. Максимальна оцінка, яку можна отримати, 12 балів, тобто це ще одна оцінка окрім оцінки за лабораторну роботу.