ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
1. Компьютеризированные демонстрационные
эксперименты по проверке второго закона Ньютона
при действии переменной силы
1.1. Экспериментальная установка
Основу эк спериментальной установки (рис. 1.1) составляет скамья с воз-
душной подушкой длиной ок о ло двух метров. Она представляет собой по лую тон-
костенную дюралюминиевую трубу кв адратного се чения, установ ленную на го-
ризонтальном основании так, что одна из диагоналей сечения вертикальна. Вся
эта к онстр укция снабжена регу лиров о чными винтами, которые дают возможность
изменять наклон скамьи, поворачивая ее в двух взаимно перпендик улярных вер-
тикальных плоскостях. Торцы трубы закрыты заглушками. В о дной из заглушек
имеется отверстие, через к о торое в труб у при помощи компрессора нагнетается
воз дух, выходящий затем через большое к оличество маленьких отверстий, про-
сверленных в двух ориентированных вверх гранях трубы. Благ одаря этому между
указанными гранями трубы и специально изго товленными тележками создается
воз душная подушка, наличие к оторой позволяет тележкам «зависать» над скамь-
ей и двигаться по ней практически без трения. Для удобства управления тележка-
ми на одно м из к онцов скамьи установлен элек тр омагнитный пуска тель, который
позволяет удерживать тележку в исх одном положении и в нужный момент сооб-
щать ей регулируемую в некоторых пределах на чальную скорость.
Рис. 1.1
Установка снабжена набором из восьми датчиков положения типа «свето-
вые ворота», позволяющих определять координату, а также измерять скорость и
ускорение движущих ся по скамье тележек. Датчики закреплены на съемной план-
ке, которая устанавливается в горизонтальном положении над скамьей, а на те-
лежках имеется специальная насадка, выполненная в виде «рогов» – четырех
вертикальных пластинок известной ширины. Когда тележка, двигаясь по ска-
мье, проходит под датчиком, пластинки последовательно перекрывают и откры-
вают световой поток, что приводит к изменению сигнала на выходе соответ-
ствующего датчика. Сигналы, поступающие от датчиков, передаются компью-
теру, который с точностью ~15 мкс измеряет интервалы времени между при-
шедшими сигналами. Это дает возможность с точностью ~0,1% определять ск о -
рость тележки.
Для постановки демонстрационных экспериментов по проверке второго
закона Ньютона в случае действия переменной силы необходимо иметь воз-
1. Компьютеризированные демонстрационные
эксперименты по проверке второго закона Ньютона
при действии переменной силы
1.1. Экспериментальная установка
Основу экспериментальной установки (рис. 1.1) составляет скамья с воз-
душной подушкой длиной около двух метров. Она представляет собой полую тон-
костенную дюралюминиевую трубу квадратного сечения, установленную на го-
ризонтальном основании так, что одна из диагоналей сечения вертикальна. Вся
эта конструкция снабжена регулировочными винтами, которые дают возможность
изменять наклон скамьи, поворачивая ее в двух взаимно перпендикулярных вер-
тикальных плоскостях. Торцы трубы закрыты заглушками. В одной из заглушек
имеется отверстие, через которое в трубу при помощи компрессора нагнетается
воздух, выходящий затем через большое количество маленьких отверстий, про-
сверленных в двух ориентированных вверх гранях трубы. Благодаря этому между
указанными гранями трубы и специально изготовленными тележками создается
воздушная подушка, наличие которой позволяет тележкам «зависать» над скамь-
ей и двигаться по ней практически без трения. Для удобства управления тележка-
ми на одном из концов скамьи установлен электромагнитный пускатель, который
позволяет удерживать тележку в исходном положении и в нужный момент сооб-
щать ей регулируемую в некоторых пределах начальную скорость.
Рис. 1.1
Установка снабжена набором из восьми датчиков положения типа «свето-
вые ворота», позволяющих определять координату, а также измерять скорость и
ускорение движущихся по скамье тележек. Датчики закреплены на съемной план-
ке, которая устанавливается в горизонтальном положении над скамьей, а на те-
лежках имеется специальная насадка, выполненная в виде «рогов» – четырех
вертикальных пластинок известной ширины. Когда тележка, двигаясь по ска-
мье, проходит под датчиком, пластинки последовательно перекрывают и откры-
вают световой поток, что приводит к изменению сигнала на выходе соответ-
ствующего датчика. Сигналы, поступающие от датчиков, передаются компью-
теру, который с точностью ~15 мкс измеряет интервалы времени между при-
шедшими сигналами. Это дает возможность с точностью ~0,1% определять ско-
рость тележки.
Для постановки демонстрационных экспериментов по проверке второго
закона Ньютона в случае действия переменной силы необходимо иметь воз-
3
