Условие
Городская олимпиада (3-й этап) 2020 11 класс № Э1Оборудование: мензурка 250 мл с жидким мылом, кусок пластилина, секундомер с памятью этапов, штатив с блоком, леска рыболовная, линейка. 7 канцелярских скрепок.
Жидкое мыло является неньютоновской жидкостью, для которого закон Ньютона вязкости не применим. В данной задаче вам необходимо исследовать движение пластилиновых шариков в такой жидкости. Не удивляйтесь полученным результатам, они могут быть неожиданными для вас.
Закрепите блок в лапке штатива, через блок протяните леску, к концам которой прикрепите два одинаковых пластилиновых шарика (диаметром примерно 15 мм). Один из шариков должен входить в мензурку с налитым жидким мылом. Вам необходимо исследовать движение этого шарика, как при подъеме, так и при опускании. Второй шарик, движущийся в воздухе буде называть шарик – противовес.
Для измерения расстояний пользуйтесь шкалой мензурки. Цель данной задачи – исследовать характер зависимостей, поэтому единица измерения длины роли не играет – пусть такой единицей будет «единица шкалы, соответствующая изменению объема на 1 мл (обозначайте эту единицу – «дел»).
Внимательно продумывайте последовательность экспериментов, они требуют терпения и достаточного времени. Для измерения закона движения удобно пользоваться секундомером с памятью этапов. Если вы не умеете пользоваться таким режимом – обратитесь за консультацией к организаторам.
Ни в коем случае не выливайте мыло из мензурки (даже если затем вы зальете обратно) – мыло должно после переливания отстаиваться сутки, а столько времени у вас нет!
При проведении измерений используйте шарик на леске, чтобы его можно было поднять со дна мензурки.
Часть 1. Закон движения при погружении.
В данном задании вам необходимо исследовать движение шарика при погружении (второй шарик на свободном конце нити можете закрепить на штативе). Следите, чтобы леска не касалась стенок мензурки. Измерения проводите только тогда, когда шарик полностью погружен в мыло.
Используйте секундомер с памятью этапов – засекайте времена прохождения определенных отметок глубины.
1.1 Измерьте времена погружения шарика от глубины погружения
1.2 Постройте график усредненного закона движения шарика
1.3 Рассчитайте среднюю скорость движения шарика на всем пройденном пути. Оцените погрешность найденного значения.
1.4 Предположим, что движения шарика является равномерным. Определите параметры закона равномерного движения, которые точнее всего описывают экспериментальные данные. Постройте график найденного приближенного закона движения (на том же бланке, что в п.1.2). Укажите значения координат точек, по которым вы построили эту прямую. Считая экспериментальные отклонения случайными, рассчитайте погрешность найденного значения скорости в равномерном приближении.
1.5 По экспериментальным данным рассчитайте зависимость скорости шарика от времени. Постройте график полученной зависимости. Параметры графика и оценку погрешностей находить не требуется.
1.6 Используя полученный график зависимости скорости от времени. укажите, можно ли считать отклонения экспериментальных точек от графика равномерного приближения случайными.
1.7 Укажите основные причины, которые могут привести к появлению систематических отклонений закона движения шарика от равномерного приближения.
Часть 2. Подъем шарика.
Оценка погрешностей в данном задании не требуется.
В этой части вам необходимо исследовать подъем шарика под действием второго шарика-противовеса. Считайте, что подъем шарика происходит с постоянной скоростью. Исследовать закон движения не нужно – достаточно измерить среднюю скорость подъема. Массу противовеса можно увеличивать, прикрепляя к нему канцелярские скрепки. Укажите, на каком интервале высот вы проводили измерения.
2.1 Измерьте зависимость скорости подъема шарика от числа скрепок
2.2 Выясните. могут ли отклонения экспериментальных данных от приближенной зависимости считаться систематическими (а не обусловленными погрешностями измерений).
2.3 Укажите возможные причины систематических отклонений экспериментальных данных от линейной зависимости скорости шарика от массы шарика противовеса. Ответ обоснуйте на основании ваших экспериментальных данных.
Похожие задачи
Магнитная вязкость
При движении намагниченного шарика внутри металлической трубки (в этом эксперименте – алюминиевой) в стенках трубки возникают токи намагничивания …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Мыльное трение
Приборы и оборудование: штатив, кусок мыла, секундомер, линейка, доска, резиновая полоса, набор грузов (100, 50, 20, 10 г), влажная салфетка.
Полоску …
Капельница
Не сложно найти множество игрушек, в которых можно наблюдать движение капелек одной жидкости в другой, не смешивающейся с первой. Мы для вас сделали …
У Р Б П ≈5/5 Э1
Конический маятник
В данной задаче конический маятник — это маленький стальной шарик, подвешенный на невесомой нерастяжимой нити и совершающий равномерное движение по …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Джинн в бутылке
Джинн – дух в арабской мифологии
(не путать с напитком – джин (пишется с одной -н-).
Оборудование: Комплект для изучения газовых законов (шприц …
Подбери зависимость!
Физика – наука экспериментальная! Развитие практически любого раздела физики начинается с накопления наблюдений, качественных, а затем количественных …
У Р Б П ≈5/5