Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести

Цель работы:
определить центростремительное ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Приборы и материалы:
штатив с лапкой и муфтой, шарик на нити, динамометр, весы с разновесами, линейка, часы с секундной стрелкой, лист бумаги с начерченной окружностью радиусом 15 см.

Теоретическое обоснование
На прикрепленное к нити тело действуют сила тяжести и сила упругости . Их равнодействующая равна:
Сила F и сообщает грузу центростремительное ускорение:
(r – радиус окружности, по которой движется груз, Т – период его обращения).

Для нахождения периода удобно измерить время t определенного числа N оборотов.
Модуль равнодействующей сил и можно измерить, скомпенсировав ее силой упругости пружины динамометра так, как это показано на рисунке б.
Согласно второму закону Ньютона
При подстановке в это равенство полученных в опыте значений , m и a может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. Это и позволяет оценить погрешность эксперимента.
(1)
и ускорение

Согласно второму закону Ньютона
При подстановке в это равенство полученных в опыте значений F упр. , m и a может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. Это и позволяет оценить погрешность эксперимента.

Ход работы:
Определить массу груза с точностью до 1 г.
Нить длиной около 40 см привяжите к грузу и подвесьте к лапке штатива.
Одному из учащихся взяться двумя пальцами за нить у точки подвеса и привести во вращение маятник по окружности заданного радиуса, для этого заранее начертить окружность радиусом 15 см на бумаге.
Определите период Т обращения маятника при помощи часов с секундной стрелкой (число оборотов маятника 30-40)
Опыт повторить пять раз.
Рассчитайте среднее значение ускорения по формуле (1).
Измерьте модуль равнодействующей , уравновесив ее силой упругости пружины динамометра (см. рис. б).

Результаты измерений занесите в таблицу: