ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εργαστήρια Μηχανικής-Θερμότητας Δυναμική της κίνησης Διδάσκων :Αναπληρωτής Καθηγητής Καμαράτος Ματθαίος

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Πειραματική απόδειξη του δεύτερου νόμου του Newton

Πείραμα  

Πειραματική διάταξη Εφαρμογή σταθερής δύναμης σε σώμα

  N T T Mg mg

Μέτρηση της επιτάχυνσης του σώματος  

Αφήνουμε το σώμα M από ένα σημείο x0 πριν από την φωτοπύλη α. Tο χρονόμετρο καταγράφει τους χρόνους t, (για να κινηθεία το σώμα από τη μια φωτοπύλη στην άλλη), tα (ο χρόνος που η σημαία διακόπτει τη δέσμη της φωτοπύλης α και τον χρόνο tβ που η σημαία διακόπτει τη δέσμη της φωτοπύλης β.

  Με μάζα βαριδίου m=10 g αφήνουμε το σώμα από τη θέση x0 και καταγράφουμε τους χρόνους t, tα, tβ. Μεταβάλλουμε τη μάζα του βαριδίου σε 15 g και επαναλαμβάνουμε το πείραμα Συνεχίζουμε μέχρι η μάζα του βαριδίου να γίνει περίπου 50-60 g. Οι μετρήσεις καταγράφονται στον πίνακα 1.

Πίνακας 1 h=……, x0=……, xα=…… α/α 1 2 3 4 5 6 7 8 tα (s) tb (s) t (s) υα (cm/s) υb (cm/s)

  α/α 1 2 3 4 5 6 7 8 F(dyn)   α(cm/s2)

  α (m/s2) x x x k=1/M x x x F(Ν)

Σφάλματα  

Χρησιμοποιούμε την ίδια διάταξη με σταθερή μάζα βαριδίου m=10 g.   Χρησιμοποιούμε την ίδια διάταξη με σταθερή μάζα βαριδίου m=10 g. Χρησιμοποιούμε το κόκκινο σώμα το οποίο έχει μάζα 150 g στο οποίο τοποθετούμε τη σημαία των 5 cm και το προσδένουμε στο βαρίδι διαμέσου της τροχαλίας. Αφήνουμε το σώμα από τη θέση χ0 και καταγράφουμε τους τρεις χρόνους που γράφει το χρονόμετρο. Τοποθετούμε ένα βαρίδι 40 g πάνω στο κόκκινο σώμα μεταβάλλοντας έτσι την μάζα του σε 190 g και επαναλαμβάνουμε το πείραμα. Στη συνέχεια αλλάζουμε το σώμα και χρησιμοποιούμε το κίτρινο σώμα μάζας 300 g και επαναλαμβάνπουμε τη διαδικασία.

Τοποθετούμε στο σώμα βαρίδια των 40 g μέχρι να φθάσουμε συνολική μάζα περίπου 500 g. Οι τιμές των μαζών και των χρόνων τοποθετούνται στον πίνακα 3.

Πίνακας 3 m=………., Δx=……….., x1=…….., x2=……… α/α 1 2 3 4 5 6 7 8 Μ (g)   t (s) tα (s) tβ (s) υα(cm/s) υβ(cm/s)

Ανάλυση. Από τις τιμές του πίνακα 3 υπολογίζονται οι ταχύτητες και η επιτάχυνση του σώματος για τις διάφορες τιμές της μάζας του σώματος. Οι τιμές της επιτάχυνσης για τις διάφορες τιμές της μάζας του σώματος τοποθετούνται στον πίνακα 4. Πίνακας 4, m=0.01 Kg α/α 1 2 3 4 5 6 7 8 Μ (Kg)

  α(m/s2) α(m/s2) x x x x x x x x x x Μ (Kg) Μ (Kg)

Συγκρίνοντας με την θεωρία βρίσκουμε ότι η λ είναι η δύναμη που ενεργεί στο σώμα ~9800 dyn=0.098 N μέσα στο πειρατικό σφάλμα. Συμπεράσματα Στην εργασία αυτή εξετάζουμε την σχέση μεταξύ της επιτάχυνσης που αποκτά ένα σώμα από τη δύναμη που ενεργεί πάνω του και την μάζα του σώματος. Τα συμπεράσματα στα οποία καταλήξαμε είναι: Η επιτάχυνση είναι ανάλογη της δύναμης και αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του σώματος, σε συμφωνία με την θεωρία.

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1412 .

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων : Αναπληρωτής Καθηγητής Καμαράτος Ματθαίος. «Εργαστήρια Μηχανικής-Θερμότητας. Δυναμική της κίνησης». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1412 .

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/