Khảo sát sự rơi tự do | Bài thí nghiệm môn thí nghiệm vật lý 1 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
1. Rơi tự do là gì? Viết phương trình chuyển động của vật rơi tự do?- Rơi tự do là sự rơi của các vật khi chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Khi một vật được thả xuống từ một độ cao,nó sẽ chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương là phương thẳng đứng và chiều là chiều từ trên xuống dưới và có vận tốc đầu bằng 0. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
Bài 9: KHẢO SÁT SỰ RƠI TỰ DO Họ và tên - MSSV: Xác nhận của GV Điểm
1 Nguyễn Đức Hoàng Dương-
22144263..........................................
2 Nguyễn Thiên Bảo- 22144244 3 Huỳnh Quốc An- 22144232 Nhóm:2 Ngày:24-03-2023 A. CÂU HỎI CHUẨN BỊ
1. Rơi tự do là gì? Viết phương trình chuyển động
của vật rơi tự do?
- Rơi tự do là sự rơi của các vật khi chỉ chịu tác dụng của trọng lực.
Khi một vật được thả xuống từ một độ cao,nó sẽ chuyển động thẳng
nhanh dần đều có phương là phương thẳng đứng và chiều là chiều từ
trên xuống dưới và có vận tốc đầu bằng 0. 1
Phương trình chuyển động của vật rơi tự do : 2 y y0 gt 2
- Trong đó : y là vị trí của vật rơi tự do
y là vị trí ban đầu của vật 0
g là gia tốc trọng trường
t là thời gian kể từ khi vật bị thả
2. Hình ảnh bố trí dụng cụ thí nghiệm (có thể dùng
hình vẽ tay hoặc in vào bên dưới, sau đó chú thích
tên các chi tiết chính)
3. Hãy trình bày sơ lược các bước để lấy số liệu.
- Bước 1: Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm : một đồng hồ đo thời gian và
một thiết bị đo độ cao để đo chiều cao ban đầu của vật bị thả.
- Bước 2 : Nháy chuột vào nút → 0 ← trên phần mềm CASSY Lab 2
để quy về không cho quãng đường.
- Bước 3 : Vào Menu Measurement, chọn Start/Stop Measurement để
khởi động quá trình đo cho phần mềm.
- Bước 4 : Giữ tấm nhựa nằm trên tia hồng ngoại của cảm biến quang
điện rồi thả tấm nhựa rơi tự do.
- Bưóc 5 : Giữ liệu sẽ được ghi lại theo thời gian trong máy tính thành
hai cột t và s. Sự thu thập này sẽ tự động dừng cho đến khi nào đủ 30
vạch chạy qua. Sao chép toàn bộ dữ liệu đã đo ở khung bên trái vào
file Excel, sau đó tính toán vận tốc với số liệu đã có .
4. Đại lượng cần xác định trong bài là gì? Hãy viết
công thức và chú thích các đại lượng có liên quan.
- Đại lượng cần xác định : gia tốc rơi tự do của vật
- Công thức: a = g = 9.8 (m/) v=g.t (m/s)
- Trong đó: a là gia tốc rơi tự do của vật (m/).
g là gia tốc trọng trường (m/).
v là vận tốc vật tại thời điểm t (m/s).
t là thời gian vật rơi tự do (s).
5. Từ định luật vạn vật hấp dẫn, hãy chứng tỏ rằng
trên các độ cao không quá lớn, mọi vật đều rơi như nhau.
- Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton nói rằng mọi vật trên Trái Đất
đều chịu tác động của trường hấp dẫn, có khối lượng và lực hấp dẫn
tác động lên một vật tại một điểm trên Trái Đất tỷ lệ thuận với khối 1
lượng của vật đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng các giữa vật với Trái Đất. 1 m 2 m F hd 2 r - Đối với vật rơi thì
là khối lượng vật còn là m khối lượng trái 1 m 2
đất .r là khoảng cách 2 vật cũng chính là khoảng cách vật tới tâm trái đất.Vì là rất nhỏ so với và bán
kính trái đất là rất lớn so với 2 m 1 m
những độ cao không quá lớn nên có thể coi là gần F bằng nhau. hd
B. XỬ LÝ SỐ LIỆU – TRÌNH BÀY KẾT QUẢ
1. Mục đích bài thí nghiệm
- Là để xác định gia tốc rơi tự do của vật trên Trái Đất, hay nói cách
khác là gia tốc do trường hấp dẫn của Trái Đất tác động lên vật đó khi
rơi tự do. Các kết quả thí nghiệm này cũng được ứng dụng nhiều
trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, khoa học vật liệu, thiết kế
kết cấu và cơ khí, cùng nhiều lĩnh vực khác.
2. Bảng số liệu (copy toàn bộ số liệu vào bảng dưới) 2.1.
Bảng số liệu 1 (bản mỏng) Lần 1 Lần 2 Lần 3 t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 1.5151 0.0066 0.01 5 0.01 0.01 1.5151 0.0132 0.02 5 0.02 0.02 1.5625 0.0196 0.03 0 0.03 0.03 0.0258 0.04 1.6129 0.04 0.04 0 1.6949 0.0317 0.05 2 0.05 0.05 1.7241 0.0375 0.06 4 0.06 0.06 1.7857 0.0431 0.07 1 0.07 0.07 1.8518 0.0485 0.08 5 0.08 0.08 1.9230 0.0537 0.09 8 0.09 0.09 1.9230 0.0589 0.10 8 0.10 0.10 2.0000 0.0639 0.11 0 0.11 0.11 2.0833 0.0687 0.12 3 0.12 0.12 2.0833 0.0735 0.13 3 0.13 0.13 2.1276 0.0782 0.14 6 0.14 0.14 2.2222 0.0827 0.15 2 0.15 0.15 2.1739 0.0873 0.16 1 0.16 0.16 2.3255 0.0916 0.17 8 0.17 0.17 2.2727 0.096 0.18 3 0.18 0.18 2.3809 0.1002 0.19 5 0.19 0.19 2.4390 0.1043 0.20 2 0.20 0.20 2.4390 0.1084 0.21 2 0.21 0.21 2.4390 0.1125 0.22 2 0.22 0.22 2.5641 0.1164 0.23 0 0.23 0.23 2.5000 0.1204 0.24 0 0.24 0.24 2.6315 0.1242 0.25 8 0.25 0.25 2.6315 0.128 0.26 8 0.26 0.26 2.7027 0.1317 0.27 0 0.27 0.27 2.7027 0.1354 0.28 0 0.28 0.28 2.7027 0.1391 0.29 0 0.29 0.29 2.2.
Bảng số liệu 2 (bản vừa) Lần 1 Lần 2 Lần 3 t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.6849 0.0146 0.01 0.01 0.01 3 0.7874 0.0273 0.02 0.02 0.02 0 0.9009 0.0384 0.03 0.03 0.03 0 0.0484 0.04 1 0.04 0.04 1.0989 0.0575 0.05 0.05 0.05 0 1.1764 0.066 0.06 0.06 0.06 7 1.2658 0.0739 0.07 0.07 0.07 2 1.3513 0.0813 0.08 0.08 0.08 5 1.4084 0.0884 0.09 0.09 0.09 5 0.0952 0.10 1.4705 0.10 0.10 9 0.1016 0.11 1.5625 0.11 0.11 1.5873 0.1079 0.12 0.12 0.12 0 1.6666 0.1139 0.13 0.13 0.13 7 1.7241 0.1197 0.14 0.14 0.14 4 1.8181 0.1252 0.15 0.15 0.15 8 1.7857 0.1308 0.16 0.16 0.16 1 1.9230 0.136 0.17 0.17 0.17 8 1.9230 0.1412 0.18 0.18 0.18 8 0.1462 0.19 2 0.19 0.19 2.0408 0.1511 0.20 0.20 0.20 2 2.0833 0.1559 0.21 0.21 0.21 3 2.0833 0.1607 0.22 0.22 0.22 3 2.2222 0.1652 0.23 0.23 0.23 2 2.1739 0.1698 0.24 0.24 0.24 1 2.3255 0.1741 0.25 0.25 0.25 8 2.2727 0.1785 0.26 0.26 0.26 3 2.3255 0.1828 0.27 0.27 0.27 8 2.3809 0.187 0.28 0.28 0.28 5 2.4390 0.1911 0.29 0.29 0.29 2
2.3. Bảng số liệu 3 (bản dày) Lần 1 Lần 2 Lần 3 t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) t (s) s (m) v (m/s) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.008 0.01 1.25 0.01 0.01 1.2658 0.0159 0.02 2 0.02 0.02 1.3698 0.0232 0.03 6 0.03 0.03 1.3888 0.0304 0.04 9 0.04 0.04 1.4925 0.0371 0.05 4 0.05 0.05 1.5384 0.0436 0.06 6 0.06 0.06 1.6129 0.0498 0.07 0 0.07 0.07 1.6949 0.0557 0.08 2 0.08 0.08 1.7241 0.0615 0.09 4 0.09 0.09 1.7857 0.0671 0.10 1 0.10 0.10 1.8181 0.0726 0.11 8 0.11 0.11 1.9230 0.0778 0.12 8 0.12 0.12 1.9230 0.083 0.13 8 0.13 0.13 0.088 0.14 2 0.14 0.14 0.093 0.15 2 0.15 0.15 2.1276 0.0977 0.16 6 0.16 0.16 2.1276 0.1024 0.17 6 0.17 0.17 2.1739 0.107 0.18 1 0.18 0.18 2.2222 0.1115 0.19 2 0.19 0.19 2.2727 0.1159 0.20 3 0.20 0.20 2.2727 0.1203 0.21 3 0.21 0.21 2.3809 0.1245 0.22 5 0.22 0.22 2.3809 0.1287 0.23 5 0.23 0.23 2.4390 0.1328 0.24 2 0.24 0.24 2.5000 0.1368 0.25 0 0.25 0.25 2.5000 0.1408 0.26 0 0.26 0.26 2.5641 0.1447 0.27 0 0.27 0.27 2.5641 0.1486 0.28 0 0.28 0.28 2.6315 0.1524 0.29 8 0.29 0.29
3. Vẽ đồ thị s(t) = s 2 o + vt + 1/2gt 3.1. Bản mỏng
Đồồ thị quãng đ ng S(t ườ ) 0.35 0.3 f(x) = 4.8 x² + 1.42 x 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16
Đồ thị quãng đường S(t) 0.35 0.3 f(x) = 4.86 x² + 0.59 x 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 3.2. Bản vừa 3.3. Bản dày
Đồồ thị quãng đường S(t) 0.35 0.3 f(x) = 4.83 x² + 1.17 x 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
4. Vẽ đồ thị v(t) = gt + vo 4.1. Bản mỏng Đồồ thị v n ậ tồốc V(t) 3 2.5 f(x) = 0.03 x + 1.67 2 1.5 1 0.5 00 5 10 15 20 25 30 35 4.2. Bản vừa
Đồ thị vận tốc v(t) 3 2.5 f(x) = 9.96 x + 0.53 2 1.5 1 0.5 00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 4.3. Bản dày Đồồ thị v n ậ tồốc v(t) 3 2.5 f(x) = 9.83 x + 1.13 2 1.5 1 0.5 00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
5. Viết kết quả đo g (m/s2) (m/s2) S(t) gv(t) 9.5984 9.7218 Bản mỏng 9.7164 9.964 Bản vừa 9.6672 9.8291 Bản dày
6.Nhận xét kết quả đo
Thông qua thí nghiệm ta thu được kết quả là gia tốc của chuyển động
gần bằng gia tốc trọng trường và nhận thấy quá trình rơi tự do của vật
trong môi trường có trọng lực là chuyển động nhanh dần đều với vận
tốc ban đầu bằng 0 (m/s).Ta thấy các sai số là do tác động của các yếu
tố vật lí, hóa học..........................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................