42. Виртуальная лабораторная работа по физике «Проверка постоянства отношения ускорений двух тел при их взаимодействии» - https://efizika.ru/html5/42/index.html.

Цель: экспериментально доказать, что для двух данных взаимодействующих тел отношение абсолютных значений ускорений всегда одно и то же.

Оборудование: двухсторонний баллистический пистолет со снарядами, штатив, листы пищей и копировальной бумаги, линейка, блок управления.

42. Virtual laboratory assignments in physics «Checking the constancy of the ratio of accelerations of two bodies during their interaction» - https://efizika.ru/html5/42/index.html.

Objective: to prove experimentally that for two given interacting bodies, the ratio of absolute acceleration values is always the same.

Equipment: double-sided ballistic pistol with projectiles, tripod, sheets of writing and copying paper, ruler, control unit.

42. Проверка постоянства отношения ускорений двух тел при их взаимодействии

Содержание и метод выполнения

Цель: экспериментально доказать, что для двух данных взаимодействующих тел отношение абсолютных значений ускорений всегда одно и то же:

Оборудование: двухсторонний баллистический пистолет со снарядами, штатив, листы пищей и копировальной бумаги, линейка.

Вывод расчетных формул

В работе применяется двусторонний баллистический пистолет. Он состоит из двух снарядов массой  и с пружиной и платформы (рисунок 1). В верхней части рисунка показано

 

Рисунок 1

положение снарядов до выстрела — когда пружина сжата, а ниже - после распрямления пружины. Пунктиром изображены траектории падения снарядов на поверхность стола.

Каждый снаряд вначале движется под действием силы упругости, а потом – силы тяжести. На участке  пока пружина распрямляется, движение горизонтальное и ускоренное. Ускорение каждого снаряда:

. Тогда

Затем снаряды перемещаются по параболам под действием силы тяжести с начальными скоростями  и .

Поскольку движение снарядов в воздухе происходит с малыми скоростями, то его сопротивлением можно пренебречь. Сложное движение по параболе представляет движения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перемещение тел в горизонтальном направлении определяем по формулам равномерного движения:

 и

где  и – дальности полета снарядов, а  и  - время их падения с высоты . Высота для обоих тел одинакова, поэтому , и тогда:

 

Из сказанного следует, что:

 

Теткам образом, для сравнения ускорений двух взаимодейству­ющих тел достаточно сравнить дальности их полёта:

              и т.д.

Двусторонний пружинный баллистический пистолет (рисунок 2) состоит из двух снарядов 1 и 2 и платформы 3. Снаряды представляют собой цилиндры с закреплёнными на них шариками. В цилиндре 1 установлена пружина, длину которой можно менять, вывёртывая её из цилиндра или ввёртывая в него. Выступающий   конец   второго   цилиндра

                 Рисунок 2                       вставляется в первый и сжимает пружину. Оба цилиндра имеют кольцевые выточки, позволяющие устанавливать соединённые вместе снаряды на платформе. Под платформой закреплена пусковая пружинящая пластина с кнопкой 4 и двумя бортиками. Бортики выступают в пропилах жёлоба платформы и служат для закрепления снарядов. Перед выстрелом снаряды соединяют вместе и кладут на платформу так, чтобы в их кольцевые выточки вошли портики пусковой пластины. При нажатии на кнопку 4 снаряды одновременно разлетаются в разные стороны.

Порядок выполнения работы

1. Баллистический пистолет закрепите в штативе на высоте 15-30 см от стола. Проверьте с помощью отвеса и транспортира горизонтальность установки прибора. Возьмите снаряды, сожмите пружину и вставьте их в платформу.
2. Нажмите на спусковую кнопку произведите пробный выстрел. Снаряды должны падать в пределах стола. В местах падения снарядов положите листы белой бумаги, покрыв их копировальной.
3. Произведите 3-4 выстрела и определите средние расстояние  и . Результаты измерений запишите в табл. 1.
   1. Измените высоту расположения пистолета и повторите опыт.
   2. Замените пружину и вновь повторите опыт.

 

 

 

Таблица 1

Виртуальная лабораторная работа по физике: Проверка постоянства отношения ускорений двух тел при их взаимодействии

 

Цель работы

 Проверить закон сохранения импульса и постоянство отношения ускорений двух тел при их взаимодействии.

 Оборудование

 

1. Виртуальный симулятор (например, PhET или аналог).

2. Два тела (например, блоки) с различными массами.

 3. Устройство для измерения ускорения (встроенное в симулятор).

 4. Таймер или функция записи времени в симуляторе.

 

Теоретическая основа

 Согласно третьему закону Ньютона, при взаимодействии двух тел сила, с которой одно тело действует на другое, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой второе тело действует на первое. Это приводит к тому, что отношение ускорений тел, взаимодействующих между собой, обратно пропорционально их массам:

 a₁ / a₂ = m₂ / m₁

 где:

 • a₁ и a₂ — ускорения первого и второго тел соответственно,

 • m₁ и m₂ — массы первого и второго тел соответственно.

 

Ход работы

 1. Настройка

эксперимента:

 

   • Выберите два тела с различными массами в виртуальном симуляторе.

  • Убедитесь, что они находятся на одном уровне и могут взаимодействовать (например, соединены верёвкой или пружиной).

 

2. Измерение масс:

  • Запишите массы m₁ и m₂ обоих тел.

 

3. Запуск эксперимента:

    • Запустите взаимодействие тел (например, один блок должен двигаться к другому).

    • Зафиксируйте время и зарегистрируйте значения ускорений a₁ и a₂ для каждого из тел.

 

4. Повторение эксперимента:

    • Измените массы тел и повторите эксперимент несколько раз, чтобы получить разные значения для a₁ и a₂ .

 

5. Сбор данных:

    • Запишите все полученные данные в таблицу.

 

Обработка данных

 1. Расчет отношения ускорений:

 

   • Для каждого эксперимента вычислите отношение ускорений a₁/a₂ .

 

2. Сравнение с теоретическим значением:

 

   • Вычислите теоретическое значение отношения ускорений по формуле:

 a₁ / a₂ = m₂ / m₁

 

• Сравните полученные экспериментальные данные с теоретическими значениями.

 Анализ результатов

 • Обсудите, насколько полученные данные соответствуют теории.

 • Определите возможные источники ошибок в эксперименте.

 • Сделайте выводы о постоянстве отношения ускорений при взаимодействии тел.

 

Заключение

 В данной лабораторной работе мы проверили закон сохранения импульса и установили, что отношение ускорений двух тел при их взаимодействии остается постоянным и обратно пропорциональным их массам. Результаты эксперимента подтвердили теоретические предположения Ньютона о взаимодействии тел.

Виртуальная лабораторная работа по физике: Проверка постоянства отношения ускорений двух тел при их взаимодействии

 

Цель работы

 

Проверить закон сохранения импульса и постоянство отношения ускорений двух тел при их взаимодействии.

 

Оборудование

 

1. Виртуальный симулятор (например, PhET или аналог).

 

2. Два тела (например, блоки) с различными массами.

 

3. Устройство для измерения ускорения (встроенное в симулятор).

 

4. Таймер или функция записи времени в симуляторе.

 

Теоретическая основа

 

Согласно третьему закону Ньютона, при взаимодействии двух тел сила, с которой одно тело действует на другое, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой второе тело действует на первое. Это приводит к тому, что отношение ускорений тел, взаимодействующих между собой, обратно пропорционально их массам:

 

a₁ / a₂ = m₂ / m₁

 

где:

 

• a₁ и a₂ — ускорения первого и второго тел соответственно,

 

• m₁ и m₂ — массы первого и второго тел соответственно.

 

Ход работы

 

1. Настройка эксперимента:

 

   • Выберите два тела с различными массами в виртуальном симуляторе.

 

   • Убедитесь, что они находятся на одном уровне и могут взаимодействовать (например, соединены верёвкой или пружиной).

 

2. Измерение масс:

 

   • Запишите массы m₁ и m₂ обоих тел.

 

3. Запуск эксперимента:

 

   • Запустите взаимодействие тел (например, один блок должен двигаться к другому).

 

   • Зафиксируйте время и зарегистрируйте значения ускорений a₁ и a₂ для каждого из тел.

 

4. Повторение эксперимента:

 

   • Измените массы тел и повторите эксперимент несколько раз, чтобы получить разные значения для a₁ и a₂ .

 

5. Сбор данных:

 

   • Запишите все полученные данные в таблицу.

 

Обработка данных

 

1. Расчет отношения ускорений:

 

   • Для каждого эксперимента вычислите отношение ускорений a₁/a₂ .

 

2. Сравнение с теоретическим значением:

 

   • Вычислите теоретическое значение отношения ускорений по формуле:

 

a₁ / a₂ = m₂ / m₁

 

• Сравните полученные экспериментальные данные с теоретическими значениями.

 

Анализ результатов

 

• Обсудите, насколько полученные данные соответствуют теории.

 

• Определите возможные источники ошибок в эксперименте.

 

• Сделайте выводы о постоянстве отношения ускорений при взаимодействии тел.

 

Заключение

 

В данной лабораторной работе мы проверили закон сохранения импульса и установили, что отношение ускорений двух тел при их взаимодействии остается постоянным и обратно пропорциональным их массам. Результаты эксперимента подтвердили теоретические предположения Ньютона о взаимодействии тел.