Опыт 2. 5. Третий закон Ньютона. Опыт с тележками на рельсах

Цель работы: изучить третий закон Ньютона с помощью тележек на рельсах.

Оборудование:

1. Две тележки (одна с мотором и на моторе намотана нить с крючком, вторая тележка без мотора, такой же массы).

2. Рельсы.

 

 

Рис. 27. Демонстрация опыта с тележками на рельсах

 

Ход работы

1. Проверяем одинаковость масс тележек путем взвешивания.

2. Ставим тележки на рельсы на некотором расстоянии друг от друга.

3. Соединяем их ниткой.

Тележки могут легко кататься по рельсам на колесиках, кроме того, остаточная сила трения при одинаковых массах тележек также должна быть одинакова.

4. Включаем мотор, нитка будет наматываться на вал, внутренняя сила взаимодействия между тележками, которая обеспечивается натяжением нити, будет одинакова по третьему закону Ньютона, тележки съедутся вместе и остановятся в центре картинки. При этом суммарный импульс системы остается равным нулю, и после сближения тележек они должны остановиться. Видим, что тележки съезжаются и останавливаются, что показывает справедливость третьего закона Ньютона: внутренние силы не могут изменить суммарный импульс системы.

 

Вывод: проверили справедливость третьего закона Ньютона. Внутренние силы не могут изменить суммарный импульс системы.

 

Опыт 2.6. Измерение ускорения свободного падения

Цель работы: измерить ускорение свободного падения с помощью линейки датчиков от воздушной дорожки.

Оборудование:

1. Линейка датчиков от воздушной дорожки.

2. Пластиковый шарик.

3. Алюминиевый шарик.

4. Стальной шарик.

 

 

Рис. 28. Схема установки: Ш – шарик; М – электромагнит; К – пара электрических
контактов; ЭСУ – электронная схема управления; ПК – персональный компьютер

Ход работы

С помощью линейки датчиков от воздушной дорожки можно провести измерения ускорения свободного падения и использовать для этого разные шарики – пластиковый, алюминиевый и стальной. Все шарики имеют одинаковые размеры, но разную массу.

Бросая их поочередно в воздухе, можно получить из экстраполяции зависимости измеренного ускорения шариков значение ускорения свободного падения в вакууме.

1. Начинаем с пластикового шарика.

2. Затем бросаем алюминиевый шарик.

3. Затем бросаем стальной шарик.

4. Видим на экране график зависимости ускорения шариков от обратной величины их массы.

 

Рис. 29. Зависимость ускорения шариков от массы

 

5. Экстраполируя эту зависимость к бесконечной массе, мы получаем значение ускорения свободного падения в вакууме, поскольку при бесконечной массе шарика того же размера сопротивление воздуха не будет оказывать влияния.

 

Вывод: измерили ускорение свободного падения с помощью линейки датчиков от воздушной дорожки. Значение ускорение получилось (9,7980 ± 0,0006) м/с², что с хорошей точностью согласуется со значением ускорения свободного падения.