02. WYZNACZANIE WARTOŚCI PRZYSPIESZENIA W RUCHU JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONYM ORAZ PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM RÓWNI POCHYŁEJ

Transkrypt

1 TABELA INFORMACYJNA Imię i nazwisko autora opracowania wyników: Klasa: Ocena: Numery w dzienniku Imiona i nazwiska pozostałych członków grupy: Data: PRZYGOTOWANIE I UMIEJĘTNOŚCI WEJŚCIOWE: Należy posiadać stoper, najlepiej z możliwością pomiaru międzyczasów oraz kalkulator. Należy przypomnieć sobie podstawowe wiadomości o ruchu ciała na równi pochyłej. CELE: Uczeń: przeprowadza doświadczenie dotyczące ruchu jednostajnie zmiennego (np. wyznaczenie przyspieszenia w ruchu jednostajnie zmiennym) (IV PR 13. 1); samodzielnie wykonuje poprawne wykresy (właściwe oznaczenie i opis osi, wybór skali, oznaczenie niepewności punktów pomiarowych) (IV PR 1. ); dopasowuje prostą y = a x + b do wykresu i ocenia trafność tego postępowania; oblicza wartości współczynników a i b [...] (IV PR 1. 5); opisuje podstawowe zasady niepewności pomiaru (szacowanie niepewności pomiaru, obliczanie niepewności względnej, wskazywanie wielkości, której pomiar ma decydujący wkład na niepewność otrzymanego wyniku wyznaczanej wielkości fizycznej) (IV PR 1. 6). PRZYRZĄDY: Tor z podziałką w zestawie, pisak, stoper najlepiej z możliwością pomiaru międzyczasów, taśma miernicza lub linijka. CZEŚĆ I CZYNNOŚCI POMIAROWE: 1. Na torze zaznaczamy pisakiem, kreśląc w odpowiednim miejscu kreski, 4 odcinki toru o długości s = 0 cm. Tak wyznaczone i zmierzone drogi sn zapisujemy w TABELI. Uwaga oczywiście teoretycznie powinno być, że sn+1 = sn + s = (n +1) s, gdzie: n = 1,, 3 i oczywiście s1 = s = 0 cm. 3. Przygotowujemy się do zasadniczego pomiaru: ustawiamy lekko nachylony tor i zerujemy stoper. 4. Puszczamy kulkę ze szczytu toru, czyli punktu zaznaczonego pierwszą kreską i włączamy stoper. 5. Gdy kulka dociera do drugiej kreski, a następnie do kolejnych kresek, mierzymy czas t1 i kolejno t, t3, t4. Uwaga dla każdego n czas tn jest czasem pokonania całej drogi sn. 6. Pomiary wykonujemy kilkakrotnie; obliczamy średnie arytmetyczne tych czasów tn. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisujemy w TABELI. 1

2 OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW TABELA (dla kuli.. ) s (cm) s1 (cm) s (cm) s3 (cm) s4 (cm) (s) (cm) numer pomiaru 1. t1 (s) t (s) t3 (s) t4 (s) (t) (s) t (s) średnia 0,1 t (s) t 1 (s ) t (s ) t 3 (s ) t 4 (s ) (t ) (s ) Uwaga przedostatni wiersz tabeli przeznaczony jest na kwadraty t średnich czasów t, a ostatni wiersz na niepewności pomiarowe tych kwadratów (t ) obliczone zgodnie ze wzorem: (t ) = t (t). 1. Na papierze milimetrowym rysujemy układ współrzędnych s(t ) i nanosimy punkty pomiarowe wraz z niepewnościami. Uwaga opisujemy i skalujemy osie tak, aby można było w czytelny sposób zaznaczyć prostokąty niepewności pomiarowych.. Sporządzamy wykres zależności drogi pokonanej przez kulkę od kwadratu czasu jej ruchu, czyli rysujemy prostą najlepiej dopasowaną do punktów pomiarowych (patrz wcześniej) oraz zapisujemy jej równanie kierunkowe w postaci: s = A t, wyznaczając współczynnik A z wykresu. Zadanie 1. Wyznacz na podstawie wykresu współczynnik A i zapisz równanie kierunkowe prostej wraz z poprawnymi jednostkami współczynnika.

3 RÓWNANIE KIERUNKOWE PROSTEJ NAJLEPSZEGO DOPASOWANIA s = t 3. Wyznaczamy przyspieszenie kulki korzystając ze współczynnika kierunkowego dopasowanej prostej. 4. Szacujemy niepewność maksymalną (a) tak wyznaczonego przyspieszenia. 5. Wynik pomiaru przyspieszenia zapisujemy w postaci: a = ao + (a) gdzie: ao jest przybliżonym (średnim, oczekiwanym) wynikiem wyznaczonym metodą graficzną (patrz punkt 3.) Zadanie. Wyznacz na podstawie wykresu przyspieszenie kulki wraz z niepewnością maksymalną. Zapisz wynik końcowy WYNIK KOŃCOWY m a = ± s Zadanie 3. Opracowujemy wyniki pomiarów dla kulki wykonanej z innego materiału zgodnie z punktami od 1. do 5. 3

4 TABELA (dla kuli.. ) s (cm) s1 (cm) s (cm) s3 (cm) s4 (cm) (s) (cm) numer pomiaru 1. t1 (s) t (s) t3 (s) t4 (s) (t) (s) t (s) średnia 0,1 t (s) t 1 (s ) t (s ) t 3 (s ) t 4 (s ) (t ) (s ) RÓWNANIE KIERUNKOWE PROSTEJ NAJLEPSZEGO DOPASOWANIA s = t 4

5 WYNIK KOŃCOWY m a = ± s 6. Analizujemy wyniki obu pomiarów i zapisujemy WNIOSKI. WNIOSKI 5

6 CZEŚĆ II Zadanie 4. Przeprowadźcie doświadczenie mające na celu WYZNACZANIE WARTOŚCI PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM RÓWNI POCHYŁEJ (Uwaga korzystamy z wyników otrzymanych w poprzednim doświadczeniu.) Opracujcie WSTĘP TEORETYCZNY (nie uwzględniamy ruchu obrotowego) m g α CZYNNOŚCI POMIAROWE: 1. Mierzymy OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW Wielkości dodatkowo zmierzone i ich niepewności pomiarowe. Obliczenia pośrednie. 6

7 WYNIK KOŃCOWY m g = ± s Zadanie 4. Opracujcie jeszcze raz wyniki pomiarów uwzględniając ruch obrotowy kulki WSTĘP TEORETYCZNY (uwzględniamy ruch obrotowy) m g α OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW WYNIK KOŃCOWY m g = ± s 7

8 WNIOSKI dotyczące wyników otrzymanych w CZĘŚCI II doświadczenia 8