Đang tải... (xem toàn văn)
Bµi thÝ nghiÖm Phywe 1 KHẢO SÁT RƠI TỰ DO CỦA VIÊN BI SỬ DỤNG CỔNG QUANG HỌC VÀ MÁY ĐẾM Free fall I THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG 1 Chân đế chữ V 1 2 Thanh trụ 1 3 Cổng quang học 2 4 N[.]
KHẢO SÁT RƠI TỰ DO CỦA VIÊN BI SỬ DỤNG CỔNG QUANG HỌC VÀ MÁY ĐẾM Free fall I.THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG Chân đế chữ V Thanh trụ Cổng quang học Nam châm giữ Viên bi sắt Quả dọi có dây Máy đếm số Thước dây (phụ kiện) 1 IV HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT CHUNG Lắp trụ lên chân đế chữ V, vặn ốc chặt Lắp nam châm giữ lên điểm cao trục Lắp 02 cổng quang học lên trụ phía nam châm giữ Dùng dọi có dây để điều chỉnh vị trí nam châm giữ hai cổng quang học cho chúng đường thẳng Việc để nhằm mục đích đảm bảo viên bi rơi suống phải ngắt qua tia sáng cổng quang học Nối dây cáp nam châm giữ vào cổng vào P1/E.MAGNET máy đếm số Nối dây cáp cổng quang học vào cổng vào P1 máy đếm số Nối dây cáp cổng quang học vào cổng vào P2 máy đếm số Cắm nguồn điện bật công tắc hoạt động máy đếm Nhấn nút FUNCTION nhiều lần đến đèn hiển thị đặt chế độ GRAVITY ACCELERATION 10 Đặt viên bi lên vị trí nam châm giữ ( viên bi bị nam châm giữ hút dính vào đó) Sơ đồ lắp đặt thiết bị thí nghiệm rơi tự sử dụng cổng quang học máy đếm Sử dụng dọi điều chỉnh vị trí cổng quang học nam châm giữ Thanh trụ Nam châm giữ Cổng quang học Cổng quang học Máy đếm số Quả dọi có dây Chân đế chữ V V HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY ĐẾM HIỆN SỐ Giới thiệu chung Máy đếm AT- 02 loại máy đếm hãng PUDAK thiết kế đồng với thiết bị thuộc thí nghiệm hãng như: - Khảo sát lắc thuận nghịch - Khảo sát trình động lực học đệm khơng khí chiều - Máy ATWOOD - Bộ thí nghiệm rơi tự - …V V Do có số chức riêng để ứng dụng cho thí nghiệm riêng biệt cụ thể Sơ đồ hình ngồi Máy đếm số Bề ngồi máy đếm có hình dạng sơ đồ trên, đó: Đèn thị đại lượng đo Màn hình hiển thị Cơng tắc nguồn Nút bấm E.MAGNET Đèn thị chức Đèn thị nam châm điện hoạt động Nút bấm FUNCTION Nút bấm CH.OVER Nút bấm DATA FETCH 10 Lối vào P1 11 Lối vào P2 12 Lối vào cho nam châm giữ P1/E.MAGNET 13 Phích cắm dây nguồn Cách sử dụng máy đếm a Lối vào: Máy đếm có lối vào tương ứng với đầu dây cáp cổng quang học nam châm giữ - Lối vào P1: tương ứng kết hình thứ - Lối vào P2 (02) lối: tương ứng với kết hình thứ hai - Lối vào P1/E.MAGNET: nối với nam châm giữ, thực tương ứng với thí nghiệm rơi tự b Các chế độ đo: Timing I: sử dụng để đo khoảng thời gian bị chắn sáng cổng quang học Chế độ đo Timing Timing II: Sử dụng để đo khoảng thời gian hai lần bị chắn sáng cổng quang học ( cổng hai cổng) Máy đếm hoạt động với cổng quang học hoạt động chế độ Timing II Máy đếm hoạt động chế độ đo Timing II với hai cổng quang học Collision: Khảo sát riêng với trường hợp va chạm trượt đệm khơng khí chiều Với chức này: ta sử dụng hai trượt có gắn hai cản quang kép có kích thước cho chuyển động từ bên ngồi phía cổng quang học tới va chạm vào chuyển động phía ngồi với vận tốc khác lúc trước va chạm Máy đếm ghi giá trị thời gian trượt chuyển động qua cổng quang học trước sau va chạm Máy đếm giá trị P11: Tương ứng thời gian trượt qua cổng quang học1 trước va chạm P12: Tương ứng với thời gian trượt qua cổng quang học 1sau va chạm P21:Tương ứng với thời gian trượt qua cổng quang học trước va chạm P22: Tương ứng với thời gian trượt qua cổng sau va chạm Gravity Acceleration: Chức áp dụng riêng với thí nghiệm xác định gia tốc trọng trường thí nghiệm Rơi tự Về cách sử dụng chức nói rõ thí nghiệm Rơi tự Cycles: Đếm thời gian lắc phải số chu kỳ cho trước Count: Đếm số lần cổng quang học bị chắn sáng Signal Source: Đếm tần số c Sử dụng nút bấm Power switch: Dùng để bật tắt máy đếm mà máy cung cấp điện qua phích cắm cáp dẫn E MAGNET: Dùng để cung cấp hay không cung cấp nguồn điện cho cuộn dây ( nam châm giữ) Chỉ hoạt động đặt chế độ Gravity Acceleration CH.OVER: - Dùng để thay đổi giá trị hiển thị đại lượng đo ( Thời gian, vận tốc, gia tốc) - Bấm nút giữ lâu để thay đổi chế độ đặt độ rộng cản quang kép (trong thí nghiệm đệm khơng khí chiều) độ rộng cổng quang học (1 cm, cm, cm 10 cm) Từ tính vận tốc gia tốc chuyển động - Bấm nút có chức CYCLE hiển thị giá trị trung bình chu kỳ đo FUNCTION: Bấm nút để lựa chọn chức đo Bấm nút với chức reset để làm lại phép đo Lắp đặt Lắp đặt thiết bị giống hình Đặt nam châm giữ viên bi trí cùng, cổng quang học1 cổng quang học2 vị trí Nam châm giữ viên bi nối vào đầu vào E.MAGNET máy đếm dây cáp Cổng quang học1 nối tới đầu vào tương ứng P1 P2 máy đếm Đặt cổng quang họ ccách 10 cm Dùng dọi để điều chỉnh nam châm giữ, cổng quang học1 cổng quang học2 cho viên bi thép rơi xuống chắn chùm ánh sáng hàng rào sáng Chú ý: Nam châm giữ (E.MAGNET) kích hoạt chế độ Gravity Acceleration máy đếm chọn Bài thí nghiệm XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Mục đích thí nghiệm Sau hồn thành thí nghiệm học sinh kiểm nghiệm lại gia tốc rơi tự viên bi thép gia tốc gây trọng lực g (gia tốc trọng trường g) Cơ sở lý thuyết Chúng ta biết phương trình động lực học mô tả chuyển động với gia tốc khơng đổi có dạng Do vậy, thả rơi vật đứng yên (vo = 0) từ độ cao h sức cản khơng khí khơng đáng kể, phương trình chuyển động là: với thời gian chuyển động từ với quãng đường h Hình 1.1 Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm 10 Khi phương trình chuyển động viết cho quãng đường h1 h2 tương ứng với cổng quang họclắp đặt hình 1.1 có dạng sau: cổng quang học1 (3) cổng quang học2 (4) Từ hai phương trình (3) (4) thu được: Trong thí nghiệm sử dụng viên bi thép làm vật rơi tự Từ phương trình (5) xác định gia tốc gây trọng trường g Tiến hành thí nghiệm Bật máy đếm Nhấn nút Function máy đếm AT-01 vài lần để chọn chức Gravity Acceleration máy đếm làm việc chức Gravity Acceleration đèn LED thị máy đếm hai chức sáng Ban đầu viên bi giữ nam châm giữ Nhấn nút E.MAGNET máy đếm để bắt đầu phép đo Sau nhấn nút E.MAGNET viên bi chuyển động qua cổng quang học1 cổng quang học2 Đọc thời gian chuyển động hình hiển thị máy đếm Thời gian chuyển động đến cổng quang học1 (thời gian 1) cổng quang học2 (thời gian 2) hiển thị Ghi lại thời gian vào bảng Sử dụng phương trình (5) tính gia tốc trọng trường 11 Thay đổi độ cao h Nhấn nút Function lần để thiết lập lại (xóa giá trị đo trước để băt đầu phép đo mới) cho máy đếm, chức E.MAGNET kích hoạt lại Lặp lại phép đo việc nhấn nút E.MAGNET Bảng Câu hỏi Có phải với độ cao rơi khác nhau, vật có gia tốc khác không? Tại sao? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Xác định gia tốc từ giá trị vừa đo ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 12