Pytania z fizyki do ćwiczenia 1 PDF

Preview

Summary

Zawiera wszystkie odpowiedzi na pytania z ćwiczenia 1 z lab fizyki...

Description

1. Co to jest przyśpieszenie? Jak definiujemy spadek swobodny? Jak definiujemy przyśpieszenie ziemskie? Przyspieszenie jest to wektorowa wielkość fizyczna opisująca zmianę wektora prędkości w czasie. Oznaczamy je literą a. Spadek ciał który trwa w polu grawitacyjnym jakiegoś obiektu o sporych rozmiarach (Ziemi) i odbywa się bez jakichkolwiek oporów ruchu nazywamy spadkiem swobodnym. Przyśpieszenie ziemskie to przyśpieszenie grawitacyjne ciał swobodnie spadających na Ziemię , bez oporów ruchu. Przyśpieszenie ziemskie jest wielkością wektorową, wyrażamy je w m/s2 i oznaczamy symbolem g. Na Ziemi panuje przyśpieszenie grawitacyjne g=9,81m/s2.

2. Jak wartość przyśpieszenia ziemskiego zależy od położenia na powierzchni Ziemi? Dlaczego tak jest?

W obliczeniach przyjmujemy zazwyczaj stałą wartość przyśpieszenia ziemskiego równą 9,81 m/s2, lecz jego rzeczywista wartość ulega niewielkim zmianą zależnie od: szerokości geograficznej ( wartość przyśpieszania maleje wraz ze zmniejszającą się szerokością geo.), wysokość nad poziomem morza ( wraz ze wzrostem wysokości wartość przyśpieszenia maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od środka Ziemi), złoża lekkich i ciężkich materiałów oraz gęstość skał położonych w podłożu Ziemi mogą również zaburzać siły grawitacji, ostatnim jednym z najistotniejszych czynników wpływających na przyśpieszanie ziemskie są inne ciała układu słonecznego ( takie jak słońce czy też księżyc ).

3. Uzasadnij dlaczego przyśpieszenie ziemskie nie zależy od masy i kształtu spadającego ciała oraz materiału, z jakiego zbudowane jest to ciało (skorzystaj z prawa powszechnego ciążenia i II zasady dynamiki). Z prawa powszechnego ciążenia

Z drugiej zasad dynamiki - jeśli na ciało działa niezrównoważona siła, to porusza się ono z przyśpieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły i odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała:

Łącząc te dwa wzory otrzymujemy:

Masa się skróci:

Otrzymujemy wzór na przyśpieszenie ziemskie, niezależne od masy przedmiotu i kształtu przedmiotu.

4. Podaj definicję wahadła matematycznego. Jakie warunki muszą być spełnione, aby wahadło złożone z kulki zawieszonej na nici było dobrym przybliżeniem wahadła matematycznego? Wahadło matematyczne jest to punkt materialny zawieszony na nieważkiej i nierozciągliwej nitce (Po tej definicji możemy zauważyć że wahadło jest tworem abstrakcyjnym i jedynie możemy zbudować coś podobnego na jego wzór). Wahadło to możemy z dobrym przybliżeniem traktować jako ciężką i niewielką kulę, zawieszoną na lince, jednak aby to wahadło mogło być zbliżone do wahadła matematycznego linka na której będzie wisiało ciało musi być najbardziej jak to tylko możliwe nierozciągliwa oraz siły które będą na nią działać muszą być jak najmniejsze.

5. Narysuj siły działające na kulkę i nitkę w wahadle prostym po wychyleniu wahadła z położenia równowagi. Opisz krótko ten rozkład sił.

6. Kiedy powstaje ruch harmoniczny? Wymień cechy tego ruchu. Ruch harmoniczny to ruch okresowy, zmieniający się regularnie w funkcji sin i cos; funkcje te nazywane harmonicznymi, a ruch punktów materialnych- ruchem harmonicznym. Cechy ruchu: a. Okres drgań: T [s] b. Częstotliwość drgań: f [Hz] c. Prędkość: V [m/s] d. Przyspieszenie: a 7. W jakich warunkach ruch wahadła matematycznego można z dobrym przybliżeniem uważać za ruch harmoniczny?

Gdy kąt odchylenia spełnia warunek: sinα ≈ α w mierze łukowej, czyli dla α ≤ 7° w zależności od założonej dokładności.

8. Podaj wzór na okres małych drgań wahadła matematycznego i wylicz z niego przyśpieszenie ziemskie. Na podstawie tego wzoru opisz krótko zastosowaną w ćwiczeniu metodę pomiaru.

Okres małych drgań:

T=

Przyspieszenie ziemskie

2π

√

l g

2

g=

4π l T2

Z powyższej zależności możemy wywnioskować, że znając długość wahadła l oraz jego okres T możemy obliczyć przyśpieszenie g....