نام آزمایش: ماشین آتوود
(بررسی قانون اول و دوم نیوتون)
مقدمه نظری:
ماشین آتوود دستگاهی است که برای مطالعه قوانین نیوتون مورد استفاده قرار می گیرد.
قانون اول نیوتون:
برای آنکه جسمی ساکن بماند یا با سرعت یکنواخت به سرعت خود ادامه دهد باید مجموع برداری نیروهای موثر بر آن صفر باشد.
قانون دوم نیوتون:
نیرویی که به یک جسم وارد می شود با حاصل ضرب جرم جسم و شتابی که این نیرو به آن جسم می دهد برابر می باشد.
(I) شتاب ایده آل
با توجه به دانسته های قبلی می دانیم که در عمل همیشه مقداری اصطکاک بین نخ و قرقره وجود دارد و عوامل دیگری هم در حرکت جسم تاثیر گذارند و باعث می شوند مقدار شتاب ایده آل و شتابی که در عمل به دست خواهد آمد متفاوت باشد.
برای محاسبه شتاب عملی؛ و با در نظر گرفتن شتاب ثابت برای جسم می توانیم حرکت جسم را شتاب دار از نوع ثابت در نظر بگیریم و داریم:X = 1\2 at2¬¬¬¬ + V0t و چون جسم از حالت سکون رها می شود پس خواهیم داشت: a = 2x\t2 (II) شتاب عملی
روش کار:
1: در شروع کار دو جرم مساوی را در دو طرف دستگاه انتخاب کردیم M = 80 gr و بعد از آن در یک طرف دستگاه جرم را به اندازه m = 10 gr افزایش دادیم.
2: مقدار شتاب ایده آل جسم را با کمک مقادیر m و M و g=980 cm\s از رابطه (I) بدست می آوریم:\ 160+10 = 57.67 aI = (10*980)
3: سپس دستگاه را آماده کردیم و فاصله نقطه شروع حرکت (درجه صفر دستگاه) تا محل برخورد جسم را برابر 80 و 90 و 100 و 120 سانتی متر گرفتیم.
4: باکمک کرونومتردیجیتالی زمان رابرای هر فاصله سه بار اندازه گرفتیم و میانگین آنها را بدست آوردیم (tm)
5: باکمک رابطه (II) مقدار شتاب عملی جسم را نیز بدست آوردیم و در آخر جدول زیر را تنظیم نمودیم:
X طول t1 (s) t2 (s) t3 (s) میانگین tm a عملی میانگین am ∆a
f
80cm 2.009 1.97 2.056 2.01 39.6 40.1775 0.287 57.7 2979.825
90 cm 2.092 2.014 2.006 2.04 43.25 0.2827
100 cm 2.253 2.2 2.225 2.226 40.36 0.238
120 cm 2.54 2.55 2.50 2.53 37.5 0.1859
با توجه به مقادیر بدست آمده برای شتاب در جدول فوق می توان نتیجه گیری کرد که به علت وجود نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره و عوامل دیگر میانگین شتاب عملی کوچکتر از شتاب ایده آل می باشد، در صورت وجود نیروی اصطکاک مقادیر کشش نخ در دو طرف قرقره یکسان نشد و اختلاف بین این مقادیر همان نیروی اصطکاک می باشد که می توان آن را به صورت زیر محاسبه نمود:
(M+m) g _ T2 = (M+m) am T2 = (M+m) (g_am)
T1_Mg = M am T1 = M (g + am)
نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره f = T2 _ T1
T2=(80+10)(981-40.1775) = 84674.025
T1=81694.2 , f= 2979.825
برای محاسبه مقدار a∆ ، برای هر یک از طول ها از رابطه زیر استفاده کردیم:
که در آن x ∆ دقت اندازه گیری فاصله در ماشین آتوود و t ∆ دقت اندازه گیری کرونومتر می باشد.
نام آزمایش: گرماسنجی 1
(محاسبه ظرفیت گرمایی گرماسنج)
مقدمه نظری:
گرما انرژی منطقه از یک دستگاه به دستگاه دیگر است که از اختلاف دمای بین دو دستگاه تشخیص داده می شود و ظرفیت گرمایی جرم معینی از جسم برابر است با مقدار گرمایی که باید به جسم افزود تا دمای آن یک درجه سانتی گراد بالا رود.
ظرفیت گرمایی را با A نشان می دهند و واحدهای آن ċ\cal و ċ\j می باشند.
در آزمایش هایی که با گرماسنج سروکار دارند معمولا مقداری از گرما بوسیله اجزای خود گرماسنج جذب میشود و در آنها ذخیره می گردد که باید آنرا در محاسبات وارد نمود.
این مقدار گرما مربوط به حرارت ظرف، همزن و دماسنج و ...
میباشد.
رابطه ظرفیت گرمایی: A=mi ci مجموع = m1 c1 + m2 c2 +
در این رابطه، mi جرم اجسام موجود در در گرماسنج و ci گرمای ویژه مربوط به آنهاست.
باکمک تبادل گرمایی که بین اجسام صورت میگیرد وبااستفاده ازاین اصل درتبادل گرمایی، مقدار انرژی گرمایی گرفته شده توسط جسم سرد دقیقا برابر مقدار گرمایی است که جسم گرم از دست میدهد، میتوان ظرفیت گرمایی یک جسم را محاسبه نمود یعنی داریم:
انرژی گرمایی = Q = mC T
گرمای از دست رفته Q1 = Q2 گرمای گرفته شده
m 1 C1 T1 = m2 C2 T2 + …
روش کار:
1: در شروع کار گرماسنج را خشک کردیم و سپس گرماسنج را همراه با درب آن وزن کردیم و آنرا در دفتر یادداشت کردیم؛ 262 gr = m1
2: سپس مقدار 100 سانتی متر مکعب آب را در بشر ریخته و آن را به داخل گرماسنج ریختیم و دوباره وزن گرماسنج را بعلاوه ی آب سرد اندازه گیری کردیم که داریم:
362 gr = m2
3: سپس با فرمول M=m2 – m1 وزن آب سرد رابه دست آوردیم:
M=362 – 262 = 100 gr
و در این حالت دمای آب سرد نیز برابر بود با T1 = 25 *c
4: بعد از آن دوباره داخل بشر 100 سانتی متر مکعب آب ریختیم و آن را روی سه پایه قرار دادیم و به کمک شعله گاز که منبع گرمای ما محسوب می شد دمای آن را به T3 = 74ċ رساندیم و در دفتر کارمان یادداشت کردیم.
5: سپس بلافاصله آب را داخل گرماسنج ریختیم و درب آنرا نیز بستیم و با کمک همزن آب سرد و آب گرم را مخلوط کردیم و این کار را تا زمانی ادامه دادیم تا آب به حالت تعادل رسید و دراین لحظه دمای تعادل رابادماسنج اندازه گیری کردیم وبرابر بود با : T2 = 45ċ
6: برای سومین بار گرماسنج را همراه باآب گرم بعلاوه آب سرد وزن کردیم که داریم:m3= 450gr
و از رابطه ی m = m3 – m2 وزن آب گرم را محاسبه نمودیم: m = 88 gr
7: در آخر کار نیز با فرمول زیر، ظرفیت گرمایی A را به دست آوردیم:
که در آن C = 1cal\gċ
mC(T3 – T2) = (MC + A).(T2 - T1)
A = (88*1*(74 - 45) – 100*1*(45 - 25))\(45 - 25) = 27.6
شایان ذکر است که هر سه نفر اعضای گروه در تمامی مراحل کار همکاری لازم را باهم داشتند و در پایان کار با توجه به نتایج به دست آمده این گزارش نوشته شد که در آن ظرفیت گرمایی گرماسنج (A) برابر شد با : 27.6
نام آزمایش : گرماسنجی 2 (محاسبه گرمای ویژه جسم جامد) مقدمه نظری: گرما انرژی منطقه از یک دستگاه به دستگاه دیگر است که از اختلاف دمای بین دو دستگاه تشخیص داده میشود وظرفیت گرمایی ویژه، مقدارگرمایی است که باید به واحد جرم جسمی داده شود تا دمای آن یک درجه ی سانتی گراد افزایش یابد و آنرا با c نمایش می دهند و واحدهای آن gċ \cal و kgċ \j می باشند.در آزمایش هایی که با گرماسنج سروکار دارند معمولا مقداری از گرما بوسیله اجزای خود گرماسنج جذب میشود و در آنها ذخیره می گردد که باید آنرا در محاسبات وارد نمود.
رابطه ظرفیت گرمایی: A=mi ci مجموع = m1 c1 + m2 c2 + در این رابطه، mi جرم اجسام موجود در در گرماسنج و ci گرمای ویژه مربوط به آنهاست.
با کمک تبادل گرمایی که بین اجسام صورت میگیرد و با استفاده از این اصل در تبادل گرمایی، مقدار انرژی گرمایی گرفته شده توسط جسم سرد دقیقا برابر مقدار گرمایی است که جسم گرم ازدست میدهد،میتوان ظرفیت گرمایی یک جسم رامحاسبه نمودیعنی داریم: انرژی گرمایی = Q = mC∆T گرمای از دست رفته Q1 = Q2 گرمای گرفته شده m 1 C1 T1 = m2 C2 T2 + … روش کار: 1: در شروع کار گرماسنجی را که در اختیار داشتیم کاملا خشک کردیم و سپس به وسیله بشر مقدار cm3 200 آب سرد را در داخل آن ریختیم سپس گرماسنج و آب را باهم وزن کردیم: M2: 1036 gr 2: دمای آب سرد داخل گرماسنج رانیز اندازه گیری کردیم که T1: 24.5درجه سانتیگراد سپس با کمک رابطه (M = m2 – m1) که در آن جواب برابر با جرم آب سرد داخل گرماسنج بود، را به دست آوردیم: 1036 – 845 = 191 gr 3: وزن گلوله را نیز بدست آوردیم که برابر بود با m = 58 gr 4: گلوله را داخل بشر قرار دادیم و و گلوله را در آن غرق کردیم و سپس آب را تا دمای 60 درجه رساندیم، در این صورت دمای گلوله نیز برابر با 60 درجه شد.
T3 5: حالا گلوله مورد نظر را به سرعت داخل گرماسنج محتوی آب سرد انتقال دادیم و سپس آب درون آنرا نیز هم زدیم و در این صورت دمای تعادل برابر شد با: T2 = 26 درجه 6: و در آخر نیز با استفاده از رابطه زیر مقدار گرمای ویژه گلوله (C ) را به دست آوردیم: C = (( Mc + A ) .
( T2 – T )) \ m ( T3 – T2 ) (( 191 + 20) .
( 26 – 24.5 )) \ 58 ( 60 – 26 ) = 0.16 نام آزمایش: کشش سطحی درک ساده ازنیروی کشش سطحی وبررسی تغییرضریب کشش سطحی مایعات با افزایش دما مقدمه نظری: اگر مولکول های یک مایع بخواهند در فاصله دورتری از فاصله طبیعی از یکدیگر قرار گیرند، نیروهای چسبندگی بین آنها می کوشند آنها را به یکدیگر نزدیک کنند.
این همان چیزی است که در سطح مایع روی می دهد این نیرو ها سطح را وا میدارند که به مانند یک پوسته کشیه شده رفتار کند و این اثر را کشش سطحی می نامیم.
مقدار نیرویی که بر واحد طول از محیط اتصال تاثیر می کند ضریب کشش سطحی نامیده می شود و آنرا با (γ) نشان می دهند.
اگر هنگام چکیدن قطرات مایع از درون لوله ای به قطر (r 2)، جرم یک قطر را (m) در نظر می گیریم، و برای به دست آوردن ضریب کشش سطحی طبق قانون خواهیم داشت: ( I ) روش کار: آزمایش (1): محاسبه ضریب کشش سطحی مایعات در این آزمایش با استفاده از رابطه (I) ضریب کشش سطحی آب را به دست می آوریم: 1: بشر کوچک را وزن کردیم و جرم آن برابر است با m1 = 52.39 gr 2: دکانتور را تا حدود cm3 150 آب ریخته و بشر بزرگ را زیر آن قرار می دهیم و شیر دکانتور را کاملا باز می کنیم تا دهانه پایین دکانتور از آب پر شود و سپس دکانتور را طوری تنظیم می کنیم که آب از آن به صورت قطره ای بچکد.
3: جای بشر بزرگ را با بشر کوچک عوض می کنیم و تعداد 50 قطره آب را در داخل بشر کوچک می ریزیم.
4: جرم بشر کوچک + 50 قطره آب را با هم اندازه می گیریم و داریم: m2 = 58.84 gr 5: سپس با استفاده از فرمول مقدار وزن یک قطره را به دست می آوریم m = m2 - m1 \ 50 = (58.84 – 52.39) \ 50 = 0.129 gr 6: شعاع داخلی دکانتور برابر است با 0.275 cm 7: با استفاده ازفرمول(I)مقدارγرادردستگاهC.G.S بر حسب dyne\cm بدست می آوریم: γ = 0.129 * 981 \ 5.8 * 0.275 = 79.34 آزمایش (2): محاسبه ضریب کشش سطحی مایعات در دمای 70 درجه در این آزمایش ما تمام مراحل را تکرار می کنیم فقط با این تفاوت که دمی آب را به 70 درجه می رسانیم و سپس آب گرم را در داخل دکانتور می ریزیم و مقدار γ را برای آب گرم اندازه گیری می کنیم و داریم: γ = 0.1166 * 981 \ 5.8 * 0.275 = 71.71 ماازاین آزمایش نتیجه میگیریم کهγبرای آبگرم کمتر از مقدار آن برای آب سردتر میباشد.
محاسبه خطا: برای محاسبه خطای نسبی در آزمایش 1 و 2 از رابطه زیر استفاده می کنیم: ∆γ \ γ = (∆m \ m) + (∆r \ r) در رابطه فوق ∆m دقت ترازو و ∆r دقت کولیس می باشد.
∆r = 0.002 cm , ∆m = 0.01 gr ∆γ حداکثر میزان انحراف ضریب کشش سطحی را نشان می دهد که آنرا یکبار برای آب سرد و یکبار برای آب گرم به دست می آوریم و داریم: ∆γ سرد ={ (0.01 \ 0.129) + (0.002 \ 0.275) } * 79.34 = 11.92 ∆γ گرم ={ (0.01 \ 0.116) + (0.002 \ 0.275) } * 71.71 = 11.36 نام آزمایش: قانون ارشمیدس مقدمه نظری: طبق قانون ارشمیدس هر جسمی که در سیالی قرار گیرد، به اندازه وزن سیال هم حجم جسم از وزنش کاسته می شود به عبارت دیگر نیرویی از طرف سیال به جسم وارد می شود و این نیرو باعث می شود که وزن جسم در داخل سیال کمتر از مقدار وزن واقعی آن به نظر رسد.
وقتی جسمی بر روی سیال به حالت شناور و یا در داخل آن به حالت غوطه ور قرار گیرد میتوان نوشت: نیروی وزن سیال هم حجم جسم = نیروی ارشمیدس F = W = mg = p1 v1 g که دراین رابطهFنیروی ارشمیدس،p1چگالی سیال،v1حجم قسمتی از جسم است که درداخل سیال قرارمیگیرد.
محاسبه چگالی با کمک قانون ارشمیدس: الف: چگالی مایعات:اگروزن جسمی که درداخل سیال قرارگیرد،مقدارنیروی ارشمیدس وارده ازسیال به جسم نیزبه همان اندازه تغییرمیکند، پس میتوان نوشت : P1 = m2 – m1\v2 – v1 رابطه 1 ب: چگالی مایعات: برای تمامی اجسامی که به حالت شناور در داخل سیال قرار می گیرند می توان چگالی جسم را به صورت زیر محاسبه کرد: وقتی چوب به حالت تعادل قرارداشته باشدخواهیم نوشت:نیروی وزن چوب W= Fنیروی ارشمیدس در حالت کلی داریم: p = p1 d \ h رابطه 2 روش کار: آزمایش (1): ابتدا استوانه مدرج را تا mL 242 = v1 آب ریختیم وسپس آنرا وزن کردیم gr 454 = m1 (ترازو جرم استوانه مدرج با آب را بر حسب گرم نشان می دهد).
سپس استوانه ارشمیدس را به آرامی در داخل استوانه مدرج قرار دادیم.
سپس مجددا حجم آب در داخل استوانه مدرج mL 265 = v2 و جرم آنرا gr 479 = m2 اندازه گرفتیم؛ و سپس با کمک رابطه 1 چگالی آب را محاسبه نمودیم: p = (479-454)\(265-242) = 1.08 آزمایش (2): مانند آزمایش 1 عمل کرده و فقط به جای آب از الکل استفاده نمودیم و داریم: mL 155 = v1 و mL 175 = v2 و gr 350 = m1 و gr 366 = m2 >>> p = 0.81 آزمایش (3): تخته ای را که در اختیار داشتیم به آرامی در داخل آب قرار دادیم و ملاحظه کردیم که قسمتی از آن در داخل آب فرو رفت، با استفاه از خط کش ارتفاع کل چوب cm 3.8h = و ارتفاع خیس شدن چوب cm 1.9 d = را در رابطه 2 قرار دادیم و داریم: p = (1 * 1.9) \ 3.8 = 0.51 نام آزمایش: فنر (تعیین ثابت فنر به دو روش و محاسبه ثابت فنر معادل در حالت سری و موازی) مقدمه نظری: هر گاه به فنر سالمی که در حالت عادی قرار دارد نیرئوی خارجی اثر کنداین نیرو باعث تغییر طول فنر می شود، و از طرف فنر نیز نیرویی اثر خواهد کردکه با تغییر طول نسبی فنر متناسب است و آنرا نیروی کشسانی فنر می نامند: F = - K x در این رابطه K ثابت کشسانی نامیده می شود که برای هر فنر مقدار آن متفاوت می باشد.
برای محاسبه ثابت فنر دو روش زیر وجود دارند: الف) محاسبه ثابت فنر با استفاده از تغییر نسبی طول فنر به ازاء نیروهای مختلف (روش ایستایی): در این روش وزنه های دلخواه را به فنر آویزان می کنیم و آنرا به آرامی به سمت پایین می آوریم تا در حالت تعادل قرار گیرد، اگر تغییر طول ایجاد شده در فنر x باشد، در این صورت داریم: K = mg\x ب) استفاده از نوسانات فنر(روش دینامیکی): در این روش وزنه هایی را به فنر آویزان میکنیم و آنرا به حالت تعادل در می آوریم سپس اندکی آنرا از حالت تعادل خارج کرده و به سمت پایین می کشیم و سیستم شامل وزنه و فنر شروع به نوسان خواهد کرد در اینصورت میتوان نوشت: d2 x\d t2 + k x\m = 0 این عبارت یک معادله خطی دیفرانسیل خطی مرتبه دوم است که نشان دهنده نوسانی بودن حرکت جسم می باشد می توانیم k را طور دیگری نیز محاسبه نماییم: K = (4*(3.142))m\T2 که دراین رابطهTزمان تناوب حرکت نوسانی جسم متصل به فنرمیباشد.
باتوجه به این رابطه بامعلوم بودن m (جرم جسم متصل به فنر) و T می توان ثابت فنر را محاسبه نمود.
روش کار: آزمایش شماره 1 (روش ایستایی): 1: فنر را به گیره مورد نظر آویزان کردیم.
2: از روی خطکش مدرج طول اولیه فنر را خواندیم L1 = 33.3 cm 3: وزنه ای را به فنر آویزان کردیم و سپس آنرا به آرامی رها کردیم تا سیستم فنر و وزنه در حالت تعادل قرار گیرند.
4: از روی خط کش مدرج طول ثانویه فنر را اندازه گرفتیم: L2 = 37.2 cm , 39.1 cm 5: تغییر طول ایجاد شده در فنر را با کمک رابطه X = L2 – L1 بدست آوردیم و سپس با کمک رابطه k = mg\x مقدار ثابت فنر را به دست آوردیم: X1 = 3.9 cm , X2 = 5.8 , K1 = 25153 (dyne\cm) , = 25370 آزمایش شماره 2 (روش دینامیکی): 1: وزنه را در حالت تعادل قرار دادیم.
2: وزنه را به اندازه 1 cm به سمت پایین کشیدیم و آنرا رها کردیم.
3: با کرونومتر زمان 20 نوسان را اندازه گرفتیم (t) 4: با کمک رابطه T = t\n = t\20 زمان یک نوسان را به دست آوردیم و با کمک فرمول روش دینامیکی مقدار K را یه دست آوردیم و در جدول زیر نوشتیم: مقدار K در روش دینامیکی کمتر از مقدار آن در روش ایستایی می باشد.
جواب سوالها : یعنی اگر به هر فنری نیرویی وارد شود اول فنر تغییر اندازه میدهد وسپس به حالت اولیه خود باز میگردد 2- روش دینامیکی چون مقدار ثابت فنر در روش دینامیکی کمتر از مقدار آن در روش ایستایی می باشد و دلیل آن موثر نبودن شتاب گرانش در آن می باشد نام آزمایش: ضریب اصطکاک (اندازه گیری ضریب اصطکاک لغزشی برای سطوح مختلف) مقدمه نظری: تجربه نشان می دهد هر گاه سطح جسمی روی سطح جسم دیگر کشیده شود هر یک از دو جسم به دیگری نیرویی به نام نیروی اصطکاک وارد می کند، این نیرو در خلاف جهت حرکت آن جسم نسبت به جسم دیگر می باشد و فرمول آن f = µ N که µ ضریب اصطکاک و N نیروی عمود بر سطح می باشد.
نیروی اصطکاک میان سطوح ساکن را نسبت به یکدیگر نیروی اصطکاک ایستایی گویند وبا fs نشان میدهندکه آن بیشینه نیروی اصطکاک ایستایی است که برابراست باکمترین نیروی لازم برای شروع حرکت.
نیروهای موجود برای سطوحی که نسبت به هم حرکت می کنند نیروی اصطکاک جنبشی می گویند و با fk نمایش می دهند که همان نیروی اصطکاک در حال حرکت می باشد.
روش کار: آزمایش شماره (1): محاسبه ضریب اصطکاک بر روی سطح افقی: 1: ابتدا به کمک ترازو جرم چوب مکعبی شکل = 88 گرم و کفه وزنه ها = 16 گرم را اندازه گرفتیم.
2: سپس به داخل کفه وزنه هایی را اضافه کردیم تا هنگام زدن ضربه با انگشتان بر روی سطح افقی جسم به حرکت یکنواخت در آید.
3: در شروع حرکت نیروی وزن وزنه های داخل کفه بعلاوه وزن کفه را اندازه گرفتیم که برابر با نیروی اصطکاک جنبشی می باشد و چون مقدار fk بر حسب گرم نیرو بود مقادیر را در رابطه fk\m قرار دادیم و در جدول زیر یادداشت نمودیم: آزمایش فوق را برای حالتی که پارچه روی چوب قرار گیرد را نیز انجام دادیم و داریم: نتیجه گرفته شده از 2 آزمایش فوق اینست که ضریب اصطکاک در سطوح چوبی روی چوبی بیشتر از سطح پارچه روی چوب می باشد.
آزمایش شماره (3): محاسبه ضریب اصطکاک جنبشی با کمک سطح شیب دار: 1: سطح شیب داری که زاویه آن از 0تا 90 درجه تغییر می کند را انتخاب نمودیم و سپس مکعب چوبی را روی سطح شیبدار قرار دادیم و به تدریج زاویه سطح را افزودیم تالحظه ای که جسم روی سطح به حرکت درآید.
2: سپس با توجه به فرمولی که از قائده مثلثی به دست آوردیم نوشتیم: (تانژانت زاویه برابر است با ضریب اصطکاک جنبشی) زاویه ی مکعب موکت دار = 15 درجه >>> جواب = زاویه مکعب چوبی = 20 درجه >>> جواب = آزمایش شماره (4): محاسبه ضریب اصطکاک ایستایی با کمک سطح شیب دار: زاویه ی مکعب موکت دار = 20 درجه >>> جواب = زاویه مکعب چوبی = 25 درجه >>> جواب = نام آزمایش: حرکت پرتابی (محاسبه سرعت خطی و برد پرتابه افقی) مقدمه نظری: حرکت پرتابی از انواع حرکت دو بعدی می باشد.
در این نوع حرکت جسم با سرعت اولیه V0 و زاویه 0θ در یک صفحه پرتاب می شود.
در صورتی که زاویه صفر باشد پرتاب افقی خواهد شد.
X = V0 t حال گلوله را در نظر می گیریم که روی مسیر منحنی که شعاع آن R است حرکت می کند، اگر گلوله در نقطه A ساکن در نظر بگیریم انرژی پتانسیل آن ماکزیمم خواهد شد.
از لغزش گلوله روی مسیر منحنی صرف نظر کرده و فرض می کنیم که گلوله از همان ابتدای حرکت شروع به غلتیدن می کند.
در این صورت بر حرکت انتقالی گلوله، حرکت دورانی نیز وجود دارد سپس با کمک اصل پایستگی انرژی مکانیکی می توان نوشت: با توجه به معادله مسیر حرکت پرتابی افقی، برد پرتابه از رابطه زیر محاسبه می شود: y = g x2 \ 2 V02 = {(g x2 )\ (2 * (10\7) g h)} >>> روش کار: آزمایش (1): اندازه گیری سرعت پرتابه افقی: 1: با کمک متر اندازه cm34= h را اندازه گرفتیم.
2: هرگلوله راجداگانه ازنقطه Aرها میکنیم سپس باکمک زمان سنج الکترونیکی زمان حرکت پرتابی رااندازه میگیریم.
3: بعدمشخص شدن نقطه برخوردگلوله به زمین، فاصله افقی X را به دست آوردیم و میانگین آنرا نیز بدست آوردیم.
4: با کمک رابطه V0 = Xm \ tm سرعت عملی گلوله را هنگام پرتاب بدست آوردیم.
V0 کوچک = 74 \ 0.443 = 167.04 cm\s ,V0 بزرگ = 170.33 cm\s 5: و با کمک رابطه V0 = 10 g h \ 7 مقدار سرعت ایده آل هر گلوله را به دست آوردیم.
V0 = 218 cm\s 6: سرعت ایده آل بیشتر از سرعت عملی می باشد.
آزمایش (2): تعیین برد پرتابی افقی: 1: هر گلوله را جداگانه از نقطه A رها کردیم و بعد از مشخص شدن نقطه برخورد گلوله ها به زمین مقدار X مربوط به آنرا اندازه گرفته و در جدول زیر ثبت کردیم و داریم: نام آزمایش: تعادل اجسام صلب (بررسی قوانین تعادل اجسام صلب) مقدمه نظری: هرگاه چند نیرو بر جسمی اثر کند و در دوران و انتقال جسم تغییری حاصل نشود، در چنین حالتی گویند جسم به حالت تعادل می باشد.
هر جسم صلب در صورتی در حال تعادل می باشد که اگر از یک چارچوب مرجع لخت مشاهده شود (1) مجموع برداری تمام نیروهای خارجی وارد بر آن جسم در حال تعادل برابر با صفر باشد.(2)مجموع برداری تمام گشتاورنیروهای خارجی واردبرآن جسم درحال تعادل بایدصفر باشد.
* مقدارگشتاور هرنیرو حول یک نقطه برابربااندازه نیرو در فاصله عمودی آن نقطه تا بردار نیرو می باشد: = F.h τ دراین آزمایش بایدتوجه داشته باشیم که بهتراست مجموع گشتاورنیروهادریک طرف خطکش رابرابرباگشتاورنیروها در طرف دیگر قرار داد و از آنجا نتایج لازمه را بدست آورد: m1 l1 + m2 l2 + … = mi1 li1 + mi2 li2 + … در این رابطه l و li فواصل عمودی نقطه دوران تا بردار نیرو بر حسب cm و m و mi نیروی وزن جرم ها بر حسب گرم نیرو می باشند.
روش کار: آزمایش (1): خط کش را از روی نقطه G به گیره وصل کردیم و در این حالت خطکش در حالت تعادل بود (چون وزن دو سمت نقطه G باهم برابر بودند.) سپس دو وزنه 50 گرمی را در نقاط A و B روی خطکش قرار دادیم، و با استفاده از یک وزنه 50 گرمی و 100 گرمی در طرف دیگر خط کش تعادل را بر قرار کردیم، و در پایان با استفاده از رابطه گشتاور نیروها درستی آزمایش را بررسی کردیم.
(50*22.5)+(50*16.5)+(5*12.4) = 2012 (100*10.5)+(50*19.5) = 2025 آزمایش (2): در این قسمت خط کش را از روی نقطه F به گیره وصل کردیم و برای ایجاد تعادل از چند وزنه 50 گرمی و وزنه 5 گرمی استفاده کردیم.
محل وزنه ها را نیز اندازه گرفتیم سپس با استفاده از رابطه گشتاور نیروها مقدار جرم خط کش را که در معادله گشتاور نیروها مجهول بود را به دست آوردیم.
(50*16.1)+(50*14)+(55*6.1) = 1840.5 (50*8.9)+(50*16.9)+M = 1290+M 1290+M = 1840.5 >>> M = 550.5 M = m * x >>> 550.5 = m * 6.4 >>> m = 86.01 gr X طولt1 (s)t2 (s)t3 (s)میانگین tma عملیمیانگین am∆af80cm2.0091.972.0562.0139.640.17750.28757.72979.82590 cm2.0922.0142.0062.0443.2540.17750.282757.72979.825100 cm2.2532.22.2252.22640.3640.17750.23857.72979.825120 cm2.542.552.502.5337.540.17750.185957.72979.825 m1x1k1m2x2k2Kفنر نازک100 gr3.9 cm251531505.82537025261 m1t1T1k1m2t2T2k2Kفنر نازک100gr8.16s0.42464915010.10.52366324156 µ kµkmجرم وزنه + کفهچوب روی چوب\ مکعب چوبی0.420.46gr8841 گرمبدون وزنه0.420.35gr 18866 گرمبا وزنه 100 گرمی0.420.36gr288106 گرمبا وزنه 200 گرمی0.420.42gr388166 گرمبا وزنه 300 گرمی0.420.54gr488266 گرمبا وزنه 400 گرمی µ kµkmجرم وزنه + کفهپارچه روی چوب\ مکعب چوبی0.340.37gr82.831 گرمبدون وزنه0.340.36gr 182.866 گرمبا وزنه 100 گرمی0.340.30gr282.886 گرمبا وزنه 200 گرمی0.340.35gr382.8136 گرمبا وزنه 300 گرمی0.340.36gr482.8176 گرمبا وزنه 400 گرمی xm(cm)x3x2x1tm(s)t3t2t1گلوله747475730.4430.4420.4440.442کوچک75.876.576750.4550.4560.4560.454بزرگ دفعات آزمایشh(cm)y(cm)X1 برد عملی بزرگX2 بردعملی کوچک134105101777123411010379733341151058376