آزمایش تحقیق قوانین نیوتن: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
جز ویرایش 2.183.217.225 (بحث) به آخرین تغییری که Doostdar انجام داده بود واگردانده شد |
دوستی بزرگ (بحث | مشارکتها) |
||
خط ۱:
== هدف از اجرای آزمایش ==
تحقیق قانون اول و دوم نیوتن به وسیله ماشین آتوود و به وسیله ریل هوا.
== مقدمه ==
پایههای مکانیک کلاسیک را قوانینی تشکیل میدهند که به قوانین نیوتن معروف هستند و توسط این دانشمند در قرن هفدهم تحقیق و تدوین شد و تا وقتی که با سرعتهای خیلی زیاد و با ذرات بنیادی (الکترون، پروتون و غیره) سروکار نداشته باشیم خواص و حرکات کلیه ذرات میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک طبیعت با قوانین نیوتن توجیه میشود.
این قوانین عبارتند از:
الف – قانون اول نیوتن
چنانچه بر جسمدستگاه و یا سیستمی نیرویی وارد نشود و یا برآیند نیروهای وارد بر آن جسم دستگاه و یا سیستم (سامانه) صفر باشد (یعنی در حالت تعادل ایسنا- استیاتیک) ساکن باقی
(رابطه
<math> {begin}
سطر ۱۸ ⟵ ۱۹:
\if V = 0 => x^- = cte and V = cte => V = /frac {{x} {t}} cte
</math>
ب – قانون دوم نیوتن: اگر نیرو یا نیروهایی به یک
(رابطه
<math>
\sigma F = M \times a
</math>
ج- قانون سوم نیوتن: عمل متقابل دو جسم روی یکدیگر همیشه مساوی و در جهت عکس یکدیگر میباشد و در نیرو فقط یک جنبه تاثیر متقابل بین دو جسم است یعنی:▼
▲ج- قانون سوم نیوتن: عمل متقابل دو جسم روی یکدیگر همیشه مساوی و در جهت عکس یکدیگر میباشد و در نیرو فقط یک جنبه
==معادلات حرکت==▼
▲== معادلات حرکت ==
برای معادله سرعت داریم:
(۴–۳)
اگر بعد از زمان و مکان منطبق بر یکدیگر باشند برای حرکت مستقیمالخط با سرعت ثابت معادله جابجای نسبت به زمان به شکل زیر بدست میآید.
(5-3)
اگر زمان و مکان
(6-3)
که در حالتی برقرار است که حرکت جسم شتابدار نباشد
سطر ۴۷ ⟵ ۴۸:
چنانچه حرکت جسم در اثر نیروی داخلی یا خارجی شتابدار باشد بر طبق تعریف شتاب:
(۷–۳) یا
چنانچه حرکت شتابدار منظم یا به عبارتی با شتاب ثابت باشد یعنی تغییرات سرعت نسبت به زمان دارای نظم خاصی باشد در اینصورت:
(
اگر
(۹–۳)
که معادله سرعت برحسب زمان برای حرکت شتابدار با شتاب ثابت است.
برای به دست آوردن معادله جابجایی برحسب زمان در این حرکت شتابدار با شتاب ثابت
(۱۰–۳)
که با استفاده از معادلات (10-3) و (9-3) میتوانیم بنویسیم:▼
برای بدست آوردن معادله مسیر مستقل از زمان حرکت شتابدار با شتاب ثابت زمان t را بین دو معادله (10-3) و (9-3) حذف میکنیم:▼
(۱۱–۳)
معادلات (5-3) و (9-3) و (11-3) و (12-3) معادلات لازم به منظور تعیین موقعیت (فضا- زمان) جسم در حرکت با سرعت ثابت یا با شتاب ثابت نامیده میشوند.▼
▲برای بدست آوردن معادله مسیر مستقل از زمان حرکت شتابدار با شتاب ثابت زمان t را بین دو معادله (
==لوازم مورد نیاز==▼
الف – دستگاه ماشین آتوود- نخ- وزنههای شکافدار – زمانسنج▼
(۱۲–۳)
ب- دستگاه ریل و نقاله – نخ – آهنربای الکتریکی- زمانسنج برقی- نقاله – حسکنندههای نوری▼
▲معادلات (
▲== لوازم مورد نیاز ==
==روش اجرای آزمایش: تحقیق قوانین نیوتن به وسیله ماشین آتوود==▼
ماشین آتوود مطابق شکل ( 3 ) تشکیل شده است از یک خطکش یا متر فلزی با طول نسبتاً زیاد که معمولاً بر روی تختهای نصب شده است و این تخته برروی پایهای فلزی، پیچهای قابل تنظیم سوار است. اجزاء دستگاه ماشین آتوود عبارتند از قرقره R و وزنههای P و Q قلابدار – حلقه جداکننده Bو مقداری وزنههای شکافدار m و نخ. ▼
▲ب- دستگاه ریل و نقاله – نخ – آهنربای الکتریکی-
شکل ص 49▼
▲== روش اجرای آزمایش: تحقیق قوانین نیوتن به وسیله ماشین آتوود ==
شکل ص 50▼
▲ماشین آتوود مطابق شکل (
==تئوری آزمایش==وزنههای p و Q جرم یکسانی دارند بنابراین مجموعه P و Q اگر از جرم نخ بین آنها صرفنظر کنیم در هر وضعیتی که قرار بگیرد بیحرکت باقی میماند و چنانچه سربار m روی وزنه Q قرار بگیرد آن مجموعه با شتاب ثابتی حرکت خواهد کرد.▼
▲== تئوری آزمایش ==وزنههای p و Q جرم یکسانی دارند بنابراین مجموعه P و Q اگر از جرم نخ بین آنها صرفنظر کنیم در هر وضعیتی که قرار بگیرد
اگر شتاب به طرف بالا را مثبت فرض کنیم در این صورت شتاب وزنه P را برابر a و شتاب وزنه Q را برابر a در نظر میگیریم.
در شکل (
شکل ص
در این صورت:
برای وزنه P:
برای وزنه Q:
از ترکیب معادلات فوق خواهیم داشت:
(۱۳–۳)
(۱۴–۳)
در حالتی که سربار m وجود ندارد:
(۱۵–۳)
که همان نتیجهای است که از حالت ایستا انتظار داریم.
الف – بررسی قانون اول نیوتن: مطابق شکل (
خطای نسبی
ب – بررسی تناسب سرعت با زمان: مجدداً حلقه جداکننده B را در مسیر حرکت وزنه Q قرار داده برای یک X ثابت
شکل ص
ج- بررسی تناسب نیرو با شتاب: دستگاه را مطابق
شکل ص
د- تحقیق قانون دوم نیوتن: حلقه B را از مسیر وزنه Q خارج کنید و سربار
شکل ص
نتایج را در جدول (
شتاب تئوری دستگاه ماشین آتوود را نیز بدست آورده و با مقدار تجربی مقایسه کنید خطای نسبی
== روش دیگر اجرای آزمایش ==
شرح دستگاه: دستگاه ریل و نقاله مطابق شکل (
شکل ص
الف- بررسی قانون اول نیوتن: نقاله فلزی را در ابتدای مسیر به آهنربای الکتریکی متصل و سر دیگر آن را توسط یک رشته نخ به وزن
فاصله بین دو سنسور نوری در فواصل مختلف قید شده در جدول (
ب – بررسی قانون دوم نیوتن: دستگاه را مطابق حالت (الف) سوار کنید با این تفاوت که این بار صفحه نگهدارند در زیر وزنه را حذف کنید تا در طول مسیر حرکت شتابدار باشد اینکه با تغییر محل سنسورها زمان را اندازهگیری و نتایج را در جدول (
ج- بررسی تناسب نیرو با شتاب: دستگاه را مجدداً سوار کنید و این بار با ثابت نگهداشتن فاصله دو سنسور وزنه انتهای نخ را به ترتیب
[[رده:گزارش کار آزمایشگاه]]
|