آزمایشگاه فیزیک ۱

آزمایشگاه فیزیک ۱

اسلاید 1: آزمایشگاه فیزیک 11 ماشین آتوود2 اصطکاک3 سطح شیبدار

اسلاید 2: اعضای گروه :

اسلاید 3: ماشین آتوودوسایل مورد نیازشرح آزمایشکاربرد ماشین آتوود

اسلاید 4: وسایل مورد نیازقرقرهوزنهکرنومترمتر

اسلاید 5: شرح آزمایشماشین آتوود ساده از دو وزنه به جرمهای m1 و m2 که به وسیله یک رشته غیر قابل ارتجاع به طول L که از روی قرقره عبور کرده است و به یکدیگر متصل هستند، تشکیل شده است. این سیستم فقط دارای یک درجه آزادی است، یعنی چون فقط یک قرقره وجود دارد، لذا اگر مبدأ مختصات را در نقطه آویز قرقره فرض کنیم، در این صورت حرکت هر دو وزنه را می‌‌توان با یک پارامتر مشخص نمود. همچنین چون تنها نیروی وارده ، نیروی گرانشی ناشی از وزن دو وزنه است، لذا به دلیل پایستار بودن نیروی گرانشی حرکت پایا خواهد بود و به راحتی می‌‌توان از قانون بقا انرژی استفاده کرد. به این ترتیب شتاب حرکت سیستم با فرض اینکه درجه آزادی را با متغیر xنشان دهیم به صورت زیر خواهد بود:

اسلاید 6: در عبارت فوق a شعاع قرقره است. به وضوح ملاحظه می‌‌شود که اگر m1>m2 باشد، m1 با شتاب ثابت باشد، m1 با شتاب ثابت صعود خواهد نمود.

اسلاید 7: ماشین آتوود

اسلاید 8: کاربرد ماشین آتوودیکی از بارزترین کاربردهای ماشین آتوود در قرقره‌هایی است که به منظور بالا بردن وسایل سنگین به طبقات بالاتر ساختمانها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. اگر شخصی که از این وسایل استفاده می‌‌کند، به اصول مکانیکی این وسایل آشنا باشد، می‌‌تواند به راحتی و با اعمال نیروی اندک وسایل خیلی سنگین را تا ارتفاع زیاد بالا ببرد.

اسلاید 9:

اسلاید 10: ضریب اصطکاک . هدف آزمایش : الف) محاسبه ضریب اصطحکاک ایستایی با یک جرم ب ) محاسبه ضریب اصطحکاک جنبشی با یک جرم وسایل آزمایش : سطح شیبدار ، جسم مکعب شکل ، خط کش و نقاله

اسلاید 11: ضریب اصطکاکوقتی 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 را نیروی 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.

اسلاید 12: 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.

اسلاید 13: سطح شیبدار و اصطکاک

اسلاید 14: سطح شیبداردر این آزمایش روش کار به این صورت است که مکعبی از جسم مورد نظر را که می‌‌خواهیم ضریب اصطکاک آن را تعیین کنیم، به ریسمانی بسته و آن را روی یک سطح افقی (مانند سطح روی یک میز) قرار دهیم. به انتهای دیگر ریسمان که از لبه میز آویزان شده است، کفه‌ای وصل می‌‌کنیم. همچنین در لبه میز قرقره‌ای قرار می‌‌دهیم و ریسمان را از روی شیار قرقره عبور دهیم. به انتهای دیگر ریسمان که از لبه میز آویزان شده است کفه ای وصل می‌‌کنیم. همچنین دو لبه میز قرقره‌ای قرار داده و ریسمان را از روی شیار قرقره عبور می‌دهیم، تا به راحتی حرکت کند. حال بر روی کفه تعدادی وزنه قرار می‌‌دهیم و با انگشت خود ضربه‌های کوچکی به میز می‌‌زنیم تا مکعب شروع به حرکت کند. همچنین بر روی مکعب وزنه‌ای با جرم معین قرار داده شده است.

اسلاید 15: در لحظه شروع به حرکت نیرویی که از طرف وزنه‌های داخل کفه اعمال می‌‌شود، با بیشترین مقدار نیروی اصطکاک (یعنی نیروی اصطکاک ایستایی) برابر است. وزنه‌ای که روی مکعب قرار دارد، نیرویی عمودی برابر با نیروی وزن خود بر مکعب وارد می‌‌کند. بنابراین ضریب اصطکاک برابر است با نسبت نیرویی که از طرف وزنه‌های موجود در کفه وارد می‌‌شود، بر نیروی عمودی. بنابراین اگر این نیروی عمودی را P_1 و نیروی وزن جرمهای موجود در کفه را با P_2 نشان دهیم، در این صورت μ_s ضریب اصطکاک ایتایی برابر است

اسلاید 16:

اسلاید 17: اندازه گیری ضریب اصطکاک جنبشی برای این کار مکعب چوبی را روی سطح شیبدار قرار داده و به تدریج زاویه سطح شیبدار را تغییر می‌‌دهیم تا اینکه قطعه چوب با یک ضربه کوچک با حرکت یکنواخت و ثابت روی سطح حرکت کند. (در ضمن شیب دادن به سطح مرتبا به مکعب ضربه‌های کوچک وارد می‌‌کنیم) سپس زاویه سطح شیبدار را بوسیله نقاله اندازه می‌‌گیریم و از رابطه μ_k = t g θ_k ضریب اصطکاک جنبشی را حساب می‌‌کنیم، θ_k زاویه ای است که تحت آن مکعب با ضربه ملایمی به حرکت در می آید. این آزمایش را نیز برای اجسام مختلف تکرار می‌‌کنیم.

اسلاید 18:

اسلاید 19: با تشکر از استاد گرامی،سرکار خانم موحدی سال تحصیلی:88-87

اسلاید 20: The Endexit