گزارش کار آزمایشگاه فیزیک1

۱-هوک

تؤری آزمایش:

برای ساختن ترازو های فنری از یک فنر فولادی استفاده شده است . خاصیت کشسانی این فنر ها باعث شده است که از آنها به عنوان نیروسنج استفاده شود .راحت ترین روش برای کشیدن فنر وارد کردن نیرو به دو سر فنر است . اگر یک سر فنری را به یک میله ببندیم و یک سر دیگر آنرا بکشیم میله نیز فنر را می کشد . یک سر فنر را در محلی محکم می کنیم و سر دیگر آن را می کشیم تفاوت طول فنر کشیده شده با کشیده نشده به بزرگی نیرویی که فنر را می کشد بستگی دارد . رابرت هوک در 300 سال پیش آزمایش هایی انجام داد که رابطه بین نیروی کشش و افزایش طول را بدست آورد . هر ماده ای که افزایش طول آن با نیروی کشش وارد بر آن متناسب باشد از قانون هوک تبعیت می کند .

F = - k Dx

علامت منفی به این خاطر است که جهت نیرو ها به سمت پایین است .

وسایل مورد نیاز

1. فنر

2. وزنه های مختلف

3. خط کش مدرج

4. کرنومتر

رسم منحنی :

پس نمودار آن به صورت خطی می باشد و آن خط راستی است . شیب نمودار معرف k ( ضریب سختی فنر می باشد ) .

mg = kx

m = k/g x

شرح آزمایش :

ابتدا به وسیله ی خط کش طول اولیه ی فنر را اندازه میگیریم سپس به ترتیب وزنه هایی

با وزن داده شده در جدول طول نظیر هر وزنه را اندازه میگیریم

سپس اختلاف طول فنر در هر بار ازمایش را بدست می اوریم

*دقت کنید طول فنر به متر باشد

سپس با استفاده از داده های جدول نمودار را رسم میکنیم

طول اولیه 28 س.م است

0.300	0.250	0.200	0.150	0.100	0.050	M(kg)
19.0	20.3	21.9	23.4	25	25.4	x′
0.09	0.07	0.06	0.04	0.03	0.02	X=\|x′-x\|

حال با استفاده از نمودار اکسل شیب خط را بدست می اوریم و ان را برابر با k/g قرار میدهیم تا k را بدست اوریم

3.15 = k/g

10*3.15 = k

K=31.5

محاسبه خطا :

از طر فین رابطه مذکور Ln گرفته و سپس دیفرانسیل می گیریم :

F = k x

دیفرانسیل

Ln M = ln k – lng + Ln x

Dm/m = Dk/k - Dg/g + Dx/x

حال منفی ها را به مثبت تبدیل می کنیم :

Dk=k(Dm/m + Dg/g + Dx/x)

Dk = 31.5(0.001 / 0.175 +1.5 / 9.4 + 0.001 / 0.05 )

Dk = 5.83

K total = 31.5 ±5.83

۲-سقوط آزاد

عنوان آزمایش :

اندازه گیری شتاب گرانش با استفاده از سقوط آزاد

هدف آزمایش :

تعیین g با استفاده از سقوط آزاد

وسایل مورد نیاز :

1. جسم یا گلوله

2. خط کش

3. دو سنسور

4. زمان سنج

تئوری آزمایش :

اجسامی که در سطح زمین حرکت می کنند می توانند شتابهای متفاوتی داشته باشند , جسمی که در نزدیکی سطح زمین سقوط می کند شتاب ثابتی دارد .در سال های قبل فضا نوردی بر روی کره ماه ایستاد یک چکش و یک پر را با هم رها کرد معلوم شد که چکش و پر هر دو با شتاب m / s21.6 سقوط می کند تا به سطح ماه برسند . در اطراف زمین اجسام در داخل هوا سقوط می کنند وجود هوا باعث می شود که پر بسیار آرام تر از چکش سقوط کند اگر مقاومت هوا وجود نداشت در اطراف زمین نیز همه اجسام با هم سقوط می کردند , در صورت عدم وجود هوا در اطراف زمین شتاب سقوط اجسام تقریبا m / s29.81 خواهد بود . این شتاب را شتاب سقوط آزاد گویند و آن را با g نشان می دهیم , اگر در معادله مکان - زمان به جای شتاب در سطح زمین a, شتاب سقوط آزاد g را قرار دهیم معادله به شکل زیر در می آید که در این آزمایش با استفاده از فرمول مذکور مقدار g را حساب می کنیم .

y = -½ g t2 + V0t + y0

در این آزمایش گوی را رها می کنیم و نقطه رها شده را مبدا فرض می کنیم بنابراین معادله به صورت زیر در می آید :

y = ½ g t2 g = 2x / t2

شرح آزمایش :

سنسور اول را در ارتفاع 94 سانتی متری بسته و دومی را ابتدا در 4 سانتی متر و سپس به ترتیب با اختلاف 0.5و0.6و0.7و0.8 متر جابجا کرده و با استفاده از جسم و 2 سنسور با توجه به زمان سقوت جدول زیر را تشکیل میدهیم

t	Y(m)
0.211	0.4
0.227	0.5
0.249	0.6
0.266	0.7
0.307	0.8

سپس با استفاده از نرم افزار اکسل منحنی g/2 را رسم میکنیم

محاسبه خطا :

از طرفین رابطه g = 2x / t2 , Ln گرفته و سپس دیفرانسیل می گیریم :

دیفرانسیل گیری

g = 2x / t2 Ln g = Ln 2x - 2Ln t dg /g = dx /x + 2dt /t

حال به جای d,D قرار می دهیم و منفی ها را به مثبت تبدیل می کنیم :

Dg /g = Dx /x + 2D/t

G= 7,49*2 g=14.98

∆g=g(∆y/y+2∆t/t)

Y=0.252

T=0.6

∆g=g(0.396+0.003)

∆g=5.97702

Gtotal = 14.98±5.97702

۳-حرکت پرتابی

هدف آزمايش:

هدف در اين آزمايش بدست آوردن برد پرتابه با ارتفاع هاي مختلف.

بررسی حرکت پرتابی در امتداد افقی

بدست آوردن سرعت اوليه پرتابه

تئوری آزمایش:

هرگاه به جسمي سرعت اوليه داده و شتاب حرکت جسم پس از آن منحصرا در اثر نيروي وزن و وقاومت هوا بوجود آيد حرکت جسم را حرکت پرتابي مي ناميم . شليک گلوله تفنگ ، تنيس ، رها شدن بمب از هواپيما نمونه هاي از حرکت پرتابي هستند. در شرايط ايده آل تنها نيروي مولد به پرتابه وزن آن است که ثابت فرض مي شود.

حرکت پرتابي

حرکت پرتابي يکي از انواع حرکت با شتاب ثابت است که در يک مسير خميده انجام مي‌شود. در اين حرکت جسم پرتاب شده پس از طي مسيري روي منحني فرضي در فاصله‌اي دورتر از محل پرتاب به زمين مي‌رسد.

حرکت پرتابي در غياب مقاومت هوا

اگر از مقاومت هوا صرف‌نظر کنيم، تنها نيرويي که بر جسم وارد مي‌شود، نيروي گرانش است. اين نيرو به خاطر ميدان گرانش زمين ، شتاب ثابت و رو به پايين g (شتاب گرانشي) را بر جسم وارد مي‌کند. بنابراين شتاب تنها يک مولفه قائم خواهد داشت و مولفه افق شتاب صفر خواهد بود. البته لازم به ذکر است که جهت سادگي شتاب گرانشي را ثابت اختيار مي‌کنيم. چون نيروي گرانشي يک نيروي پايستار خواهد بود، بنابراين مي‌توانيم يک نيروي پايستار تعريف کرده و هر جا که لازم شد، از قانون بقاي انرژياستفاده کنيم.

اگر در فضاي سه بعدي جهت g را در امتداد محور z ها اختيار کنيم، چون در امتداد محورهاي x و y شتابي وجود ندارد، لذا حرکت در اين دو امتداد يکنواخت خواهد بود و تنها در جهت محور z حرکت شتابدار خواهيم داشت. به اين ترتيب مي‌توانيم معادلات حرکت را تشکيل داده و در مورد مسير حرکت و ساير پارامترهاي ديگر که در امر حرکت دخالت دارند، پيشگويي کنيم. اگر معادلات حرکت را با استفاده از روشهاي حل معادلات ديفرانسيل حل کنيم، معادله مسير مشخص مي‌شود. بنابراين ملاحظه مي‌کنيم که مسير حرکت يک سهمي خواهد بود.

حرکت پرتابي در حضور مقاوت هوا

در اين حالت که تقريبا حالت واقعي‌تر حرکت يک پرتابه است، فرض مي‌کنيم که مقاومت هوا به‌صورت يک نيروي تلف کننده بر پرتابه عمل کند. در اين صورت حرکت پايا نبوده و در اثر آن اصطکاکي ناشي از مقاومت هوا ، انرژي کل بطور مداوم در حال کاهش مي‌باشد. اگر براي سادگي فرض کنيم که نيروي مقاومت هوا به‌صورت خطي با سرعت تغيير کند، در اين صورت دو نيرو بر پرتابه اثر مي‌کند که يکي نيروي مقاومت هوا و ديگري نيروي گرانشي زمين است. بنابراين اگر معادلات حرکت را بنويسيم، در اينصورت در راستاي سه محور مختصات شتاب خواهيم داشت.

حال اگر با استفاده روشهاي حل معادلات ديفرانسيل ، معادلات حرکتي را حل کنيم، در اين صورت به جوابهايي خواهيم رسيد که توابعي نمايي از زمان هستند. در اين حالت مسير حرکت به‌صورت يک سهمي نيست، بلکه اين مسير به صورت منحني است که زير مسير سهمي متناظر (حالت بدون مقاومت هوا) قرار دارد. البته لازم به ذکر است که در حرکت واقعي يک پرتابه در جو زمين ، قانون مقاومت هوا به صورت خطي نيست، بلکه به صورت تابع پيچيده‌اي از تندي است. با استفاده از روشهاي انتگرال گيري عددي به کمک کامپيوترهاي با سرعت بالا ، مي‌توان محاسبات دقيق مسير حرکت را انجام داد.

برد حرکت پرتابي

اصطلاحا واژه برد به مسافت افقيي اطلاق مي‌شود که پرتابه طي مي‌کند تا به زمين برسد. بعد از حل معادلات حرکت و مشخص نمودن مولفه‌هاي حرکت در راستاهاي مختلف ، در مولفه z حرکت z =0 قرار داده و مقدار t را محاسبه مي‌کنيم. حال اين مقدار t را در مولفه‌هاي x و y جايگذاري مي‌کنيم. طبيعي است که جذر مربع مجموع مولفه‌هاي x و y حرکت ، برابر برد پرتابه خواهد بود.

کاربرد حرکت پرتابي

کاربرد حرکت پرتابي معمولا در موارد نظامي بيشتر از موارد ديگر است. به عنوان مثال ، ديدبان با استفاده از قوانين حرکت پرتابه مختصات محلي را که مي‌خواهند بوسيله توپخانه هدف قرار دهند، تهيه مي‌کند و آن را در اختيار افرادي که در کنار توپ قرار دارند، مي‌دهد. سپس افراد ديگري اين مختصات با تنظيم لوله توپ پياده مي‌کنند، حال اگر توپ شليک شود، به هدف مورد نظر اصابت خواهد نمود. بنابراين حرکت پرتابي در امور نظامي و جنگي کاربرد فوق‌العاده مهمي دارد.

حرکت مستقيم الخط يکنواخت

حرکت روي خط راست يکي از ساده‌ترين انواع حرکت است. اگر جسم روي يک خط راست حرکت کند بطور معمول مبدأ مختصات را بر خطي که جسم روي آن حرکت مي‌کند در نظر مي‌گيريم، در اين صورت بردار مکان و جابجايي بر آن خط منطبق مي‌شوند. سرعت متوسط در اين حرکت در هر فاصله زماني دلخواه يکسان و برابر سرعت متحرک است. معادله مکان اين متحرک نسبت به زمان تابع درجه اولي از زمان است: که مکان اوليه يعني فاصله متحرک از مبدأ محور مکان در لحظه شروع حرکت يعني است.

سرعت در صورتي که در جهت مثبت محور باشد ، مثبت است و در غير اينصورت منفي است. نمودار مکان - زمان در اين حرکت يک خط راست است که شيب خط برابر و عرض از مبدا آن است. نمودار سرعت - زمان در اين حرکت خطي است موازي محور زمان و در صورتي که مثبت باشد، بالاي محور و در صورتي که سرعت منفي باشد پايين محور زمان است.

حرکت شتابدار

حرکت شتابدار حرکتي است که در آن سرعت متحرک تغيير مي‌کند. هنگامي که اتومبيل از حال سکون به راه مي‌افتد با مشاهده سرعت سنج اتومبيل ملاحظه مي‌شود که سرعت به تدريج افزايش مي‌يابد و در هنگام ترمز کردن سرعت آن به تدريج کاهش مي‌يابد. در اين موارد که سرعت متحرک تغيير مي‌کند حرکت شتابدار يا غير يکنواخت است. شتاب متوسط برابر تغيير سرعت در واحد زمان است. و شتاب لحظه‌اي شتابي است که متحرک در هر لحظه داراست.

حرکت مستقيم الخط با شتاب ثابت

حرکتي است بر روي خط راست و با شتاب ثابت صورت مي‌گيرد و جزء حرکتهاي انتقالي است. به عبارت ديگر تغييرات سرعت در واحد زمان مقداريست ثابت ، يعني در هر لحظه مقدار ثابتي به سرعت افزوده يا از آن کاسته مي‌شود که اين مقدار ثابت شتاب حرکت است.

معادله سرعت - زمان

در هر حرکت شتابدار ، شتاب متوسط از رابطه بدست مي‌آيد که وقتي شتاب ثابت است شتاب لحظه‌اي با شتاب متوسط برابر است. در لحظه :

که سرعت اوليه ، سرعت در لحظه و a شتاب حرکت است.

معادله مکان - زمان

معادله حرکت بصورت است. لذا نمودار مکان - زمان در اين نوع حرکت به شکل سهمي است که شيب خط مماس بر نمودار در هر لحظه برابر سرعت در آن لحظه است

حرکت پرتابي

فرض کنيد سنگي را پرتاب مي‌کنيم، ولي سرعت اوليه در راستاي قائم نيست. در اين حالت مسير حرکت سنگ در راستاي قائم نخواهد بود، بلکه حرکت در يک صفحه انجام مي‌شود. اين حرکت را حرکت پرتابي و جسمي را که پرتاب شده پرتابه مي‌نامند. آزمايش نشان مي‌دهد که اگر مقاومت هوا در برابر حرکت سنگ ناچيز باشد شتاب سنگ پرتابي مانند پرتاب در راستاي قائم است. يعني شتاب در حرکت پرتابي به طرف پايين و در راستاي قائم و مقدار آن ثابت و برابر است. بجاي بررسي حرکت پرتابي ، تصوير حرکت آنرا روي دو محور مختصات و بررسي مي‌کنيم. پس از مشخص شدن کليه کميتهاي حرکت روي اين دو محور مي‌توان با ترکيب کميت‌ها مقدار آنها را در حرکت جسم روي مسير خميده بدست آورد.

برد پرتابه

فاصله محل برخورد پرتابه با سطح افقي که از نقطه پرتاب مي‌گذرد، تا نقطه پرتاب را برد پرتابه مي‌نامند. برد پرتابه به سرعت اوليه و زاويه پرتاب سطح افق وابسته است:

سرعت پرتابه

سرعت پرتابه در هر نقطه از ترکيب سرعت در دو راستاي و بدست مي‌آيد:

نقطه اوج

بالاترين مکاني را که پرتابه پس از پرتاب به آنجا مي‌رسد نقطه اوج پرتابه مي‌نامند. اوج پرتابه به سرعت اوليه و زاويه پرتاب وابسته است:

آزمایش

وسایل مورد نیاز:

1- میز

2- دستگاه پرتابه

3- متر

شرح آزمایش

در اين آزمايش با پرتاب گلوله توسط دستگاه پرتاب کننده در زاويه 30 ميزان برد گلوله را بدست مي آوريم سپس قرار دادن مقادير فوق در فرمول مقدار v0را بدست مي آوريم که براي سهولت فرمول فوق را به صورت تبديل کرده سپس نتیجه را با نتیجه ی ازمایشگاهی مقایسه میکنیم

محاسبات:

سرعت اولیه

V0x=v.cosƟ

V0y=v.sinƟ

در هر نقطه

X=v.tcosƟ

Y=-1/2 gt^2+v.tsinƟ

Vx=v0.cosƟ

Vy=-gt+v0 sin Ɵ

برای رسیدن به برد زمان ارتفاع اوج را میخواهیم t=V0sinƟ/g

کل زمان =t*2

R=V0^2sin^2Ɵ/g

نتیجه ی آزمایشگاهی=R=0.91<<

نتیجه ی عملی

*برای زمان به دلیل کوچک بودن زمان چند پرتاب را گرفته و میانگین میگیریم

0.35	T1
0.30	T2
0.27	T3
0.27	T4
Tمیانگین=0.2975

خطا گیری

|مقدار مهاسباتی - مقدار ازمایشگاهی|

100*----------------------------------------------

مقدار محاسباتی

۴-ماشین آتوود

هدف آزمايش :

تحقيق قوانين ديناميک و تعيين شتاب ماشين آتوود

وسايل آزمايش:

دستگاه ماشين آتوود،

سربارهای مختلف،

زمان سنج

تئوری آزمايش:

ماشين آتوود

ماشين آتوود يک دستگاه مکانيکی بسيار مفيد است که بسته به نوع آن از يک يا دو قرقرهو چند وزنه با جرمهای مختلف تشکيل شده است که اين وزنه‌ها به وسيله نخهای غير قابلارتجاع از قرقره آويزان شده‌اند.

ديد کلی

در تشريح کاربرد معادلات لاگرانژ ابتدا سيستمهای ساده مکانيکی مورد بحث قرار می‌‌گيرند. ماشين آتوود از جمله اين سيستمهای ساده است. در حالت کلی ماشين آتوود بسته به تعداد قرقره‌ها در انواع مختلفی وجود دارد.

ماشين آتوود ساده

ماشين آتوود ساده از دو وزنه به جرمهای m_1 و m_2 که به وسيله يک رشته غير قابل ارتجاع به طول L که از روی قرقره عبور کرده است و به يکديگر متصل هستند، تشکيل شده است. اين سيستم فقط دارای يک درجه آزادی است، يعنی چون فقط يک قرقره وجود دارد، لذا اگر مبدا مختصات را در نقطه آويز قرقره فرض کنيم، در اين صورت حرکت هر دو وزنه را می‌‌توان با يک پارامتر مشخص نمود. همچنين چون تنها نيروی وارده، نيروی گرانشی ناشی از وزن دو وزنه است، لذا به دليل پايستار بودن نيروی گرانشی حرکت پايا خواهد بود و به راحتی می‌‌توان از قانون بقا انرژی استفاده کرد. به اين ترتيب شتاب حرکت سيستم با فرض اينکه درجه آزادی را با متغير x نشان دهيم به صورت زير خواهد بود:

کابرد ماشين آتوود:

يکی از بارزترين کاربردهای ماشين آتوود در قرقره‌هايی است که به منظور بالا بردن وسايل سنگين به طبقات بالاتر ساختمانها مورد استفاده قرار می‌‌گيرند. اگر شخصی که از اين وسايل استفاده می‌‌کند، به اصول مکانيکی اين وسايل آشنا باشد، می‌‌تواند به راحتی و با اعمال نيروی اندک وسايل خيلی سنگين را تا ارتفاع زياد بالا ببرد.

روش انجام آزمايش:

ابتدا دو جسم m1وm2 را از ماشین آتود آویزان میکنیم.

جسمی که سبکتر است را بوسیله ی گیره به پایه ی ماشین ثابت میکنیم.سپس با استفاده از سنسور(تایمر) زمان سقوط m2به سمت پایین(جسم m2چون سنگین تر است به سمت پایین شتاب میگیرد.)

به اینصورت که پس از رها کردن جسم m1 از گیره جسمm2 از مقابل سنسور عبور میکند.سنسور به صورت اتوماتیک زمان عبور را محاسبه می کند.

این کار را چندین بار با فواصل مختلف انجام میدهیم.

Rسپس نتیجه ی بدست آمده را با نتیجه ی محاسباتی آزمایش مقایسه می کنیم.

اگر نتایج برابر بود می توان نتیجه گرفت که فرمول زیر برای ماشین آتود درست است.

Σf=ma

M1g-m2g=(m1+m2)a

a=(m2-m1/m1+m2)g

جدول داده ها:

y	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
t	0.695	0.768	0.844	0.919	0.983

y=½ at²

½ a= شیب خط

نمودار :

نتایج:

نتیجه ی محاسباتی:

a=(m2-m1/m1+m2)g

a=(135-100/135+100)*9.8

a=(35/235)*9.8

a=1.45

نتیجه ی آزمایشگاهی:

y=½ at²

½ a=شیب خط

½a=0.8

a=0.8*2

a=1.6

ln ln y=ln(½ a t² )

a tot=a±Δa

a tot=1.6 ±

مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی و نتیجه ی محاسباتی نشان می دهد که فرمول مذکور برای ماشین آتود درست است.

عنوان آزمایش :

تعیین ضریب سختی فنر با استفاده از دوره تناوب فنرها

هدف آزمایش :

سختی فنر برای نیروهایی مختلف که جابجایی متفاوت دارند یکسان است.

وسایل مورد نیاز :

· فنر

· متر

· وزنه

· پایه ای که وزنه ها را از آن آویزان کنیم

· تایمر کانتر با دقت 0.01 ثانیه.

تئوری آزمایش :

F = - k Dx

علامت منفی به این خاطر است که جهت نیرو ها به سمت پایین است .

شرح آزمایش :

ابتدا وزنه های مختلف که وزن آنها در جدول داده شده است را به ترتیب آویزان میکنیم.

سپس فنر را به نوسان در می آوریم.هر بار که این کار را انجام می دهیم زمان نوسان آن را برای 10 بار رفت و برگشت محاسبه میکنیم.سپس با استفاده از فرمول T=t/10 دوره تناوب آن را حساب می کنیم.

می توانیم برای شروع کار از فرمول های زیر استفاده کنیم:

T=2π√M/K

T²=4π² M/K

M=( K / 4 π² ) T²

حال به سراغ تشکیل جدول و بدست آوردن شیب نمودار توسط داده های M و T² می رویم.

پس از به دست آودن شیب ' آن را برابر K / 4 π² قرار می دهیم تا K را بدست آوریم.

جدول داده:

0.600	0.500	0.400	0.300	0.200	0.100	M(KG)
8.83	8.21	7.58	6.67	5.83	4.15	t
0.88	0.82	0.75	0.66	0.58	0.41	T
0.774	0.672	0.562	0.435	0.336	0.168	T²

محاسبه خطا :

از طر فین رابطه مذکور Ln گرفته و سپس دیفرانسیل می گیریم :

K=4π²

دیفرانسیل

Ln m=ln k – ln 4π² + ln T²

Δk = k ( Δm / m + 2ΔT / T )

Δk=31.36 (0.001/0.35 + 2×0.1 /0.68)

Δk=31.36 × (0.002 + 0.29 )

Δk=31.36 × 0.3

Δk=9.28

نمودار:

نتیجه نهایی:

k = k + Δk

k = 31.36 ± 9.28

تعیین ضریب اصطکاک ایستایی در سطح های افقی

هدف از انجام آزمایش :

تعیین ضریب اصطکاک ایستایی در سطح های افقی

وسایل مورد نیاز :

وزنه به جرم های مختلف ، ، کفه ، ، سطح شیب دار مدرج ، خط کش,چسم 0.85کیلو گرمی و سبد 0.008 گرمی

تئوري آزمایش:

با لغزیدن یک جسم بر روي جسمی دیگر، نیروي مقاومی در سطح تماس دو جسم پدید می آید که با حرکت دو جسم بر

روي هم مخالفت کرده و در خلاف جهت لغزش می باشد. این نیرو را نیروي مالشی یا اصطکاك می نامند. از عوامل ایجاد

این نیرو می توان به ناهمواري هاي موجود در سطوح تماس و نیز نیروهاي الکتریکی میان ذرات دو جسم در نقاط تماس

بیشتر باشد پستی و بلندي هاي بیشتري در (N) اشاره نمود. بنابراین روشن است که هر قدر نیروي عمود بر سطح جسم

سطح تماس دو جسم در هم فرو رفته و ذرات بیشتري از دو جسم را در تماس با یکدیگر قرار می دهد، لذا نیروي اصطکاك

نیز افزایش می یابد. با توجه به این موارد می توان نوشت:

f∝ N

وm = tanq

شرح ازمایش:

ابتدا سطح افقی را کاملا تمیز کرده و مکعب چوبی 0.085کیلو گرمی را روی ان قرار داده و ان را با نخ و با کمک قرقره به سبد 0.018 گرمی متصل میکنیم

وبا استفاده از وزنه های مختلف مکعب را در استانه ی حرکت قرار میدهیم سپس وزن مکعب را زیاد کرده و با افزودن وزن سبد و قرار دادن مکعب در استانه ی حرکت جدول زیر را تشکیل میدهیم:

0.485	0.385	0.285	0.185	0.085	M1
0.153	0.1.8	0.068	0.032	0.018	M2

∆m1=0.285

∆m2=0.379

µs=0.346

∆µs=µs(∆m1/m1+∆m2/m2)

∆µs=0.0017

µs total = 0.346±0.0017

عنوان آزمایش:

محاسبه ی ضریب اصطکاک جنبشی روی سطح شیبدار

هدف آزمایش:

آشنایی با قوانین نیروی اصطکاک و اینکه نشان دهیم نیروی اصطکاک بستگی به روش آزمایش ندارد بلکه بستگی به جنس و...دارد

تئوری آزمایش:

وقتی که جسمی ‌می‌‌خواهد بر روی جسمی‌ دیگر بلغزد، نیروی مقاومی در سطح تماس دو جسم در خلاف جهت حرکت پدید می‌‌آید که این نیرو از حرکت جسم جلوگیری می‌‌کند. این نیرو را نیروی اصطکاک گویند. البته لازم به ذکر است که این نیرو در لحظه شروع حرکت رانیروی اصطکاک ایستایی می‌‌گویند، اما در طول حرکت جسم نیز نیرو وجود دارد که در این حالت نیروی اصطکاک لغزشی می‌‌گویند.تجربه نشان می‌‌دهد که نیروی اصطکاک همواره با نیروی عمودی که از طرف جسم بر سطح اتکای آن وارد می‌شود، متناسب است. نیروی عمودی که گاهی نیروی بار نیز گفته می‌‌شود، نیرویی است که هر جسم در راستای عمود بر سطح تماس خود به جسم دیگر یا به سطح اتکای خود وارد می‌‌کند. این نیرو از تغییر کشسان اجسام در تماس ناشی می‌‌شود. مثلا در مورد جسمی ‌که روی یک میز افقی به حالت سکون قرار دارد یا روی آن می‌‌لغزد، بزرگی نیروی عمودی با وزن جسم برابر است. چون جسم شتاب قائم ندارد، لذا باید میز نیز نیرویی به طرف بالا بر آن وارد کند که بزرگی آن با کشش رو به پائین وارد بر جسم از طرف زمین ، یعنی با وزن جسم ، برابر است.بیشترین مقدار نیروی اصطکاک با کمترین نیروی لازم برای شروع به حرکت جسم برابر است. وقتی که حرکت شروع شد، معمولا نیروی اصطکاک بین سطوح کاهش پیدا می‌‌کند و نیروی کمتری برای یکنواخت ماندن حرکت لازم است. همچنین گفتیم که بزرگی نیروی اصطکاک با نیروی عمود بر سطح از طرف جسم متناسب است. ضریب تناسبی که این رابطه تناسب را به تساوی تبدیل می‌‌کند،ضریب اصطکاک نام دارد. ضریب اصطکاک به عوامل مختلفی چون جنس ماده ، پرداخت سطحی ، فیلمهای سطحی ، دما و میزان آلودگی سطح بستگی دارد. در این آزمایش سعی داریم در مورد چند سطح مختلف ضریب اصطکاک را محاسبه کنیم.

شرح آزمایش:

روی یک سطح شیبدار یک جسم چوبی قرار می دهیم. آن را بوسیله ی یک سبد (که قرار است وزنه ها را در آن قرار دهیم) با یک نخ با جرم ناچیز که به آن آویزان است مورد آزمایش قرار می دهیم.

به تعداد دفعات لازم وزنه روی جسم چوبی قرار داده و سعی می کنیم با قرار دادن مقدار جرم لازم در سبد آویزان بتوانیم با زدن دکمه ی ویبره یک حرکت یکنواخت ایجاد کنیم.

*حرکت یکنواخت باشد به این علت که می خواهیم ضریب اصطکاک جنبشی را بدست بیاوریم.

در مرحله ی اول باید طوری چیدمان سبد و جسم چوبی و وزنه ها را درست کنیم که از حرکت جسم چوبی قبل از انجام آزمایش جلوگیری شود.

· *وزنه ای در داخل سبد مناسب است که با زدن دکمه ی ویبره حداکثر 2 یا 3 میلی متر جابجا شود.

· * یادآوری شود که جرم خود جسم چوبی 0.085 گرم است.

حال با استفاده از فرمول داریم:

€fy=0

n-m1gcosα=0 n=m1gcosα

€fx=0 m1gsinα – fk – m2g=0

M1gsinα – μk.m1gcosα-m2g=0

M2=m1(sinα – μcosα)

M2=m1(0.5 – 0.86 μk)

0.485

0.385

0.285

0.185

0.085

M1(KG)

0.068

0.048

0.038

0.018

0.008

M2(KG)

جدول داده ها:

نمودار اکسل:

شیب خط=0.15

0.5 – 0.86 μk=0.15 μk=0.4

خطاگیری:

عنوان آزمایش :

اندازه گیری شتاب ثقل با استفاده از آونگ ساده

هدف آزمایش :

تعیین g با استفاده از آونگ ساده

وسایل مورد نیاز :

· آونگ ساده

· تایمر کانتر با دقت s 0.01

· سه پایه چوبی که صفحه آویزان نیز دارد وآونگ از آن جا آویزان است .

تئوری آزمایش :

آونگ ساده عبارت است از نقطه ای مادی است که به انتهای نخ بی وزنی اویخته باشند و بتواند حول محور افقی در یک صفحه قائم نوسان کند در حالی که بتوان از ابعاد گلوله در برابر نخ و و همچنین از وزن نخ در برابر گلوله صرف نظر کرد . می توان ثابت کرد که در نوسانات کم دامنه زمان نوسان تابع دامنه نوسان نبوده بلکه تابع طول آونگ و شتاب ثقل می باشد . هرگاه جرم نقطه ای را از وضیت تعادل به اندازه q منحرف کنیم و سپس رها کنیم , جرم نقطه ای تحت دو نیرو قرار می گیرد :

1) نیروی وزن که جهت آن رو به پایین است و در هر لحظه عمود بر سطح افق می باشد

2) نیروی کشش نخ

نیروی که موجب می شود تا نقطه ای مادی را به حال تعادل برگرداند عبارت است از :

F= - Mg sin q

که همواره مماس بر راستای مسیر حرکت می باشد .علامت منفی بدان جهت است که نیروی برگشتی در خلاف جهت حرکت است . حال با توجه به رابطه بالا داریم :

M (d2x /dt2) = - Mg sin q ,

if q£ 6 sin q»q M(dx2 /dt2) = - Mg q

چون q= x /L است پس با جایگذاری و حل معادله دیفرانسیل فوق می توان نوشت :

(dx2 /dt2) + (g /L) x = 0 x= x0 cos (wt) w = ( g /L)1/2 = 2p /T T = 2p ( L /g)1/2 g = 4p2L / T2

L=( g/4p2 )T2

که در رابطه بالا L طول آونگ ,g شتاب ثقل و T زمان نوسان آونگ است .

شرح آزمایش :

در دستگاه تایمر کانتر را ابتدا دکمه Rest را می زنیم و بعد دکمه set را فشار می دهیم و با دکمه up تعداد10 نوسان را وارد می کنیم و دکمه start را می زنیم و بعد برای ارتفاعات مختلف در هر بار آونگ را 6 درجه که در صفحه آویز مدرج شده است منحرف می کنیم وبعدا آن را رها می کنیم و دستگاه زمان نوسان t را اندازه گیری می کند و حال با استفاده از جدول پایین T را حساب کرده و شیب نمودار را بدست آورده سپس برابر با g/4p2 ) )قرار می دهیم.

جدول داده ها

0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	L(m)
17.61	16.31	15.42	14.33	12.59	10.99	9.00	t
1.76	1.63	1.54	1.43	1.25	1.09	0.9	T
3.09	2.65	2.37	2.05	1.57	1.18	0.81	T²

g/4p2 =2.4 g=2.4×4×(3.14)² g=9.4

محاسبه خطا :

از طر فین رابطه مذکور Ln گرفته و سپس دیفرانسیل می گیریم : (چون 4p2 ثابت است در خطا تاثیر ندارد)

دیفرانسیل گیری

g = 4p2L / T2 Ln g = ( Ln L - 2Ln T)

dg / g = ( dL/L - 2dT / T)

حال به جای d,D قرار می دهیم و منفی ها را به مثبت تبدیل می کنیم :

Dg /g = ( DL / L -+ 2DT / T)

Δg = 9.4 (0.01 /0.5 +2×0.1 / 1.37)

Δg=1.5

نمودار:

نتیجه نهایی:

g=g ± Δg

g=( 9.4 ± 1.5 ) m/s²

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک1

تؤری آزمایش:

عنوان آزمایش :

هدف آزمایش :

وسایل مورد نیاز :

تئوری آزمایش :

شرح آزمایش :

حرکت پرتابي در غياب مقاومت هوا

برد حرکت پرتابي

کاربرد حرکت پرتابي

حرکت پرتابي

هدف از انجام آزمایش :

وسایل مورد نیاز :

تئوري آزمایش:

شرح ازمایش:

مطالب مشابه :

گزارش کار آزمایشگا فیزیک الکتریسیته - ماشين آتوود

گزارش کار فیزیک 1 - ماشین آتوود

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک 1

گزارش کار آز فیزیک 1

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک مکانیک "سری اول "

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک1

گزارش کار آزمایشگاه شیمی- آزمایشگاه فیزیک 1