Elektronická učebnice

Měření zrychlení soustavy dvou těles na pevné kladce

Teoretická příprava

Úkolem tohoto praktického cvičení je určení zrychlení soustavy těles na pevné kladce. Jestliže na těleso nepůsobí žádná síla, je v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu. Začnou-li na těleso působit silami jiná tělesa, změní se jeho pohybový stav. Těleso se začne pohybovat se zrychlením. Tento jev vyjádřil Newton ve druhém pohybovém zákonu, jako vztah mezi silou, zrychlením a hmotností tělesa.

Zrychlení soustavy těles lze také určit ze závislosti dráhy na čase.Dráhu v tomto případě urazí kotouč pevné kladky. Závislost dráhy na čase je zaznamenána prostřednictvím snímače polohy ISES na obrazovém okně programu.

Výsledná síla uděluje podle druhého Newtonova zákona soustavě zrychlení. Proto se jedná o pohyb rovnoměrně zrychlený. Zrychlení soustavy lze určit pomocí grafu závislosti dráhy na čase. Závislost dráhy na čase je vyjádřena vzorcem

$s=\frac{1}{2}\cdot a\cdot t^{2}$

Vztah platí jen pro případ, že počáteční rychlost v_o= 0 m.s^-1 a počáteční dráha s_o= 0 m.

Z tohoto vzorce vyjádříme vztah pro zrychlení

$a=\frac{2\cdot s}{t^2}$

Z měření vyplývá, že zrychlení tělesa a je konstantní a pohyb soustavy je rovnoměrně zrychlený.

Úkol

Ověřte druhý Newtonův pohybový zákon

Pomůcky

Chemický stojan, svorky, modul snímač polohy systému ISES, modul siloměr, pevná nit, kovová závaží: 2 x 2 ks

obrazek Obr. 1: Sestavení pokusu

Vzorce

Vztah pro výpočet velikosti zrychlení

$a=\frac{2\cdot s}{t^2}$

Pracovní postup

Připevníme modul snímače polohy ke stojanu a zapojíme ho do systému ISES.
Na kladku pevně spojenou se snímačem polohy položíme nit. Na oba konce nitě postupně zavěšujeme dvojice závaží různých hmotností.
Systémem ISES provedeme měření dráhy uražené tělesem v závislosti na čase pro dva různé přívažky zavěšené na tenkém provázku na kladce modulu snímače polohy systému ISES.
Pomocí funkčního tlačítka Δ odečteme z grafu doby, a pak příslušné dráhy v pravém sloupci zpracování dat.
Dvojice hodnot [t;s] zapíšeme do tabulky a dopočítáme zrychlení na každém časovém intervalu.
Vypočítáme průměrné zrychlení soustavy těles.

obrazek Obr. 2: Provedení pokusu

obrazek Obr. 3: Odečtení hodnot z grafu

Vzorový příklad:

obrazek

Zdroje

Rovnoměrně zrychlený pohyb. Kabinet.fyzika.net: walter-fendt.de [online]. 2014 [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://kabinet.fyzika.net/HTML5/phcz/acceleration_cz.htm
Isaac Newton. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
Newtonovy pohybové zákony. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Newtonovy_pohybov%C3%A9_z%C3%A1kony#Prvn.C3.AD_Newton.C5.AFv_z.C3.A1kon
2. Newtonův pohybový zákon. Www.youtube.com [online]. [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: https://www.youtube.com/watch?v=KGinw7BOQKs
MÁLEK, Rudolf, Mgr. DUM III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT: SPŠ-FYZ-1-III/2 [prezentace]. CZ.1.07/1.5.00/34.0093. 2014 [cit. 15.12.2014].

Obrázky:

Obr. 1: archiv autora
Obr. 2: archiv autora
Obr. 3: archiv autora

Přílohy

Mereni_zrychleni_soustavy_dvou_teles.docx Stáhnout

Protokol

Laboratorní protokol najdete zde.

Prezentace

Rovnoměrně zrychlený pohyb.ppt

Úkol

Naměř rychlost auta po projetí zelenou a červenou stanicí. Použij tlačítka zastavit. Obě rychlosti odečti a rozdíl poděl rozdílem časů, ve kterých bylo auto ve stanicích (zelené a červené tlačítko). Kterou veličinu dostaneš? O jaký druh pohybu jde?

Osobnosti

Anglický geniální fyzik a matematik Isaac Newton definoval v 17. století tři pohybové zákony mechaniky.

Zapamatuj si

Newtonovy pohybové zákony tvoří základy mechaniky.

Komentář

Druhý Newtonův zákon lze vysvětlit také takto.

Testy

Dynamika

Metodika práce se systémem ELUC
Nastavení Cookies