Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Добрый совет: не пытайтесь построить строгую теоретическую модель – помните сегодня Вы «чистый» экспериментатор!
Движение тела не всегда бывает равномерным или равноускоренным. Однако эти упрощающие модели часто используются для описания реальных законов движения. В данной работе вам предстоит экспериментально исследовать один из таких законов, проанализировать возможность применения знакомых вам моделей и, наконец, попытаться установить эмпирический (опытный) закон движения.
- Штатив с лапкой.
- Линейка 40 см.
- Секундомер
- Нитки
- Тяжелый металлический стержень.
- Металлический стержень.
Подвесьте тяжелый стержень на двух параллельных нитях. Верхние концы нитей прикрепите ко второму стержню. Длины нитей должны быть примерно равны 30-40 см, расстояние между ними около 15 см. Не забудьте указать точные численные значения этих величин в своей работе.
Вам необходимо исследовать процесс раскручивания стержня, для этого первоначального его надо закрутить (при этом нити, естественно, окажутся перекрученными). Все измерения по изучению раскручивания следует начинать с нулевой скорости вращения.
При закручивании стержня (перекручивания нитей) стремитесь, чтобы нити все время оставались натянутыми. Проще всего этого добиться, если подвешенный стержень просто толкнуть, при необходимости подталкивая его (не забывая при этом подсчитывать число оборотов).
Обозначим начальное число оборотов сделанное стержнем -
При описании движения стержня в качестве его координаты следует использовать
1. Закон движения.
1.1. Исследуйте закон движения стержня при фиксированном числе оборотов начальной закрутки стержня
1.2 Постройте график закона движения стержня
1.3 На основании полученных данных определите, можно ли считать вращение стержня равномерным
1.4 Допустим, что во втором интервале (
1.5 Допустим, что закон движения стержня может быть приближенно представлен в виде
где
2. Время раскрутки.
а) на всем интервале движения;
Оцени на глаз и численно: сохраняется ли одна и та же скорость на всём экспериментальном интервале?
Используй сравнение локальных скоростей и поведение остатков от линейной аппроксимации, чтобы решить, можно ли считать движение равномерным на всём интервале.
- Построй линейную аппроксимацию
по всей выборке и найди остатки (разности эксперимент — аппроксимация). - Проанализируй величины остатков и их систематическое поведение (наклон, изгиб).
- Если остатки значительно отличаются от нуля и имеют систематический тренд, считай движение нерегулярным на всём интервале.
- Выразите решение о равномерности движения на всём интервале из полученной системы остатков и локальных скоростей.
б) на промежутке времени, когда число сделанных стержнем оборотов изменяется от 10 до 50 (
Посмотри на график зависимости числа оборотов от времени в выбранном промежутке и подумай, как отличить равномерное вращение от нерегулярного по виду кривой и по остаткам измерений.
Запиши модель равномерного движения в виде линейной зависимости и используй метод наименьших квадратов, чтобы найти наилучший наклон (скорость) в этом интервале; проверь согласованность данных с линейной моделью по величинам рассеяния.
- Выдели в таблице данные, соответствующие интересующему интервалу по n.
- Построй график n(t) для этих точек и выполни линейную аппроксимацию (МНК) вида
, найдя и . - Найди отклонения точек от аппроксимационной прямой и определи максимальное отклонение по модулю.
- Вырази относительную максимальную ошибку приближения через найденную среднюю скорость и максимальное отклонение (то есть выразите искомую величину из полученной системы).
2.1. Исследуйте зависимость времени полного раскручивания стержня
2.2. Постройте график полученной зависимости
2.3 Проведите анализ полученной зависимости, сравнив ее с результатами, полученными в первой части данной работы
Сравни полученную зависимость времени раскручивания от начальной закрутки с тем, что ты нашёл в первой части: заметна ли разница в степенях зависимости?
Проведи лог–лог аппроксимацию зависимости
- Построй график в логарифмических осях для данных
и найди наклон по МНК. - Сравни найденный показатель степени для
с показателем из закона и проанализируй, согласуются ли масштабные соотношения. - Интерпретируй физически найденное различие или согласие показателей, сопоставив зависимости (например, как изменение скорости влияет на время раскрутки).
- Выразите соотношение между показателями степеней из полученной системы логарифмических аппроксимаций.
Похожие задачи
Долгопериодный маятник
Приборы и оборудование: крутильный маятник (линейка с грузами на подвесе в штативе), секундомер с памятью этапов, линейка 1 м, лазер с блоком …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Ускоренное движение
Приборы и оборудование: установка для фиксации времен; штатив с лапкой, линейка, два шарика, металлический цилиндр.
В вашем распоряжении имеется …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Сползание капель
Оборудование: штатив с лапкой, наклонная плоскость оклеенная скотчем (доска длиной
Скатывание
Приборы и оборудование: Наклонная плоскость (крышка стола), покрытая бумагой, линейка 40 см, электронный секундомер, карандаш круглый, карандаш …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Лобовое сопротивление
В данной работе вам необходимо измерить коэффициент лобового сопротивления движения гайки в вязкой жидкости.
Приборы и оборудование. Стержень с …
У Р Б П ≈4/5 Э2
Экспериментальная задача 9-2
Стержень, подвешенный горизонтально на двух длинных нитях, можно закрутить, после чего он начнет расскручиваться. Ваша задача исследовать динамику …
У Р Б П ≈3/5