Travail de laboratoire numéro 5 en physique. Travail de laboratoire en physique

LABO #5

DETERMINATION DES MOMENTS D'INERTIE DE CORPS DE TOUTE FORME

1 But du travail

Détermination du moment d'inertie des pendules mathématiques et physiques.

2 Liste des appareils et accessoires

Montage expérimental pour la détermination des moments d'inertie des pendules mathématiques et physiques, règle.

1-pendule physique,

2-pendule mathématique,

4 emplacements pour attacher le fil,

Crémaillère 5 verticales,

6 bases,

3 Partie théorique

Un pendule mathématique est un point matériel suspendu à un fil inextensible en apesanteur. La période d'oscillation d'un pendule mathématique est déterminée par la formule :

,

où je- longueur du filetage.

Un pendule physique est un corps rigide capable d'osciller autour d'un axe fixe qui ne coïncide pas avec son centre d'inertie. Les oscillations des pendules mathématiques et physiques se produisent sous l'action d'une force quasi-élastique, qui est l'une des composantes de la gravité.

La longueur réduite d'un pendule physique est la longueur d'un tel pendule mathématique, dans lequel la période d'oscillation coïncide avec la période d'oscillation du pendule physique.

Le moment d'inertie d'un corps est une mesure de l'inertie lors d'un mouvement de rotation. Sa valeur dépend de la répartition de la masse corporelle par rapport à l'axe de rotation.

Le moment d'inertie d'un pendule mathématique est calculé par la formule :

,

où m - masse d'un pendule mathématique, je - la longueur du pendule mathématique.

Le moment d'inertie d'un pendule physique est calculé par la formule :

4 Résultats expérimentaux

Détermination des moments d'inertie des pendules mathématiques et physiques

					J m, avec	g, m/s 2	je m, kgm 2

	m F, kg			J F, avec		je F, kgm 2	je, kgm 2

Δ t = 0.001s

Δ g = 0,05 m/s 2

Δ π = 0,005

Δ m = 0,0005kg

Δ je = 0,005 m

je F = 0,324 ± 0,007kg  m 2 ε = 2,104 %

Détermination du moment d'inertie d'un pendule physique en fonction de la distribution des masses

						je F, kgm 2	je F, kgm 2

je F 1 = 0,422 ± 0,008 kg  m 2

je F 2 = 0,279 ± 0,007 kg  m 2

je F 3 = 0,187 ± 0,005 kg  m 2

je F 4 = 0,110 ± 0,004 kg  m 2

je f5 = 0,060 ± 0,003 kg  m 2

Conclusion:

Dans le travail de laboratoire effectué, j'ai appris à calculer le moment d'inertie d'un pendule mathématique et d'un pendule physique, qui est dans une certaine dépendance non linéaire de la distance entre le point de suspension et le centre de gravité.

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Labo #1

Le mouvement d'un corps dans un cercle sous l'influence de la gravité et de l'élasticité.

Objectif: vérifier la validité de la deuxième loi de Newton pour le mouvement d'un corps en cercle sous l'action de plusieurs.

1) un poids, 2) du fil, 3) un trépied avec un embrayage et une bague, 4) une feuille de papier, 5) un ruban à mesurer, 6) une horloge avec une trotteuse.

Justification théorique

La configuration expérimentale consiste en une charge attachée sur un fil à un anneau de trépied (Fig. 1). Une feuille de papier est placée sur la table sous le pendule, sur laquelle un cercle d'un rayon de 10 cm est dessiné. O le cercle est à la verticale sous le point de suspension Pour pendule. Lorsque la charge se déplace le long du cercle indiqué sur la feuille, le filetage décrit une surface conique. Par conséquent, un tel pendule est appelé conique.

On projette (1) sur les axes de coordonnées X et Y .

(X), (2)

(O), (3)

où est l'angle formé par le fil avec la verticale.

Exprimer à partir de la dernière équation

et remplacer dans l'équation (2). Puis

Si la période de circulation J pendule autour d'un cercle de rayon K est connu à partir de données expérimentales, alors

la période de révolution peut être déterminée en mesurant le temps t , pour lequel le pendule fait N révolutions :

Comme on peut le voir sur la figure 1,

, (7)

Fig. 1

Fig.2

où h =OK - distance du point de suspension Pour au centre du cercle O .

En tenant compte des formules (5) - (7), l'égalité (4) peut être représentée par

. (8)

La formule (8) est une conséquence directe de la seconde loi de Newton. Ainsi, la première façon de vérifier la validité de la deuxième loi de Newton est de vérifier expérimentalement l'identité des parties gauche et droite de l'égalité (8).

La force donne une accélération centripète au pendule

Compte tenu des formules (5) et (6), la deuxième loi de Newton a la forme

. (9)

Force F mesuré avec un dynamomètre. Le pendule est éloigné de la position d'équilibre d'une distance égale au rayon du cercle R , et prendre les mesures du dynamomètre (Fig. 2) Poids de la charge m supposée connue.

Par conséquent, une autre façon de vérifier la validité de la deuxième loi de Newton est de vérifier expérimentalement l'identité des parties gauche et droite de l'égalité (9).

demande de service

Assemblez le montage expérimental (voir Fig. 1), en choisissant une longueur de pendule d'environ 50 cm.

Sur une feuille de papier, tracez un cercle avec un rayon R = 10 s m.

Placez une feuille de papier de manière à ce que le centre du cercle soit sous le point de suspension vertical du pendule.

mesurer la distance h entre le point de suspension Pour et le centre du cercle O mètre ruban.

h =

5. Entraînez le pendule conique le long du cercle tracé à une vitesse constante. mesurer le temps t , pendant laquelle le pendule fait N = 10 tours.

t =

6. Calculer l'accélération centripète de la charge

Calculer

Conclusion.

Labo #2

Validation de la loi de Boyle-Mariotte

Objectif: vérifier expérimentalement la loi de Boyle-Mariotte en comparant les paramètres du gaz dans deux états thermodynamiques.

Matériel, instruments de mesure: 1) un appareil pour étudier les lois des gaz, 2) un baromètre (un par classe), 3) un trépied de laboratoire, 4) une bande de papier millimétré de 300 * 10 mm, 5) un mètre ruban.

Justification théorique

La loi de Boyle-Mariotte définit la relation entre la pression et le volume d'un gaz d'une masse donnée à une température de gaz constante. Être convaincu de la justice de cette loi ou de l'égalité

(1)

assez pour mesurer la pressionp 1 , p 2 gaz et son volumeV 1 , V 2 respectivement dans les états initial et final. Une augmentation de la précision de la vérification de la loi est obtenue en soustrayant le produit des deux côtés de l'égalité (1). Alors la formule (1) ressemblera à

(2)

ou alors

(3)

Le dispositif d'étude des lois des gaz se compose de deux tubes de verre 1 et 2 de 50 cm de long, reliés entre eux par un tuyau en caoutchouc de 3 de 1 m de long, d'une plaque à pinces 4 mesurant 300 * 50 * 8 mm et d'un bouchon 5 (Fig. 1, a). Une bande de papier millimétré est attachée à la plaque 4 entre des tubes de verre. Le tube 2 est retiré de la base de l'appareil, abaissé et fixé dans la jambe du trépied 6. Le tuyau en caoutchouc est rempli d'eau. La pression atmosphérique est mesurée avec un baromètre en mm Hg. De l'art.

Lorsque le tube mobile est fixé dans la position initiale (Fig.1, b), le volume cylindrique de gaz dans le tube fixe 1 peut être trouvé par la formule

, (4)

où S est la section transversale du tube 1u

La pression de gaz initiale qu'il contient, exprimée en mm Hg. Art., est la somme de la pression atmosphérique et de la pression de la hauteur de la colonne d'eau dans le tube 2 :

mmHg. (5).

où - la différence des niveaux d'eau dans les tubes (en mm.). La formule (5) tient compte du fait que la densité de l'eau est 13,6 fois inférieure à la densité du mercure.

Lorsque le tube 2 est soulevé et fixé dans sa position finale (Fig. 1, c), le volume de gaz dans le tube 1 diminue :

(6)

où est la longueur de la colonne d'air dans le tube fixe 1.

La pression de gaz finale est trouvée par la formule

mm. rt. De l'art. (7)

La substitution des paramètres de gaz initial et final dans la formule (3) nous permet de représenter la loi de Boyle-Mariotte sous la forme

(8)

Ainsi, la vérification de la validité de la loi de Boyle-Mariotte se réduit à une vérification expérimentale de l'identité des parties gauche L 8 et droite P 8 de l'égalité (8).

Demande de service

7. Mesurez la différence de niveaux d'eau dans les tubes.

Soulevez le tube mobile 2 encore plus haut et fixez-le (voir Fig. 1, c).

Répétez les mesures de la longueur de la colonne d'air dans le tube 1 et la différence des niveaux d'eau dans les tubes. Enregistrez les résultats de la mesure.

10. Mesurez la pression atmosphérique avec un baromètre.

11. Calculez le côté gauche de l'égalité (8).

Calculer le côté droit de l'égalité (8).

13. Vérifier l'égalité (8)

CONCLUSION:

Labo #4

Etude d'une connexion mixte de conducteurs

Objectif : étudier expérimentalement les caractéristiques d'une connexion mixte de conducteurs.

Matériel, instruments de mesure : 1) alimentation, 2) clé, 3) rhéostat, 4) ampèremètre, 5) voltmètre, 6) fils de connexion, 7) résistances à trois fils avec des résistances de 1 ohm, 2 ohm et 4 ohm.

Justification théorique

De nombreux circuits électriques utilisent une connexion à conducteur mixte, qui est une combinaison de connexions en série et en parallèle. La connexion de résistance mixte la plus simple = 1 ohm, = 2 ohms, = 4 ohms.

a) Les résistances R 2 et R 3 sont connectées en parallèle, donc la résistance entre les points 2 et 3

b) De plus, avec une connexion en parallèle, le courant total circulant dans le nœud 2 est égal à la somme des courants qui en découlent.

c) Étant donné que la résistanceR 1 et la résistance équivalente sont connectées en série.

, (3)

et la résistance totale du circuit entre les points 1 et 3.

.(4)

Un circuit électrique pour étudier les caractéristiques d'une connexion mixte de conducteurs est constitué d'une source d'alimentation 1, à laquelle un rhéostat 3, un ampèremètre 4 et une connexion mixte de trois résistances filaires R 1, R 2 et R 3 sont connectés via une clé 2. Un voltmètre 5 mesure la tension entre différentes paires de points du circuit. Le schéma du circuit électrique est représenté sur la figure 3. Des mesures ultérieures du courant et de la tension dans le circuit électrique permettront de vérifier les relations (1) - (4).

Mesures de courantjetraversant la résistanceR1, et l'égalité de potentiel sur celle-ci vous permet de déterminer la résistance et de la comparer à une valeur donnée.

. (5)

La résistance peut être trouvée à partir de la loi d'Ohm en mesurant la différence de potentiel avec un voltmètre :

.(6)

Ce résultat peut être comparé à la valeur obtenue à partir de la formule (1). La validité de la formule (3) est vérifiée par une mesure supplémentaire à l'aide d'un voltmètre de tension (entre les points 1 et 3).

Cette mesure vous permettra également d'évaluer la résistance (entre les points 1 et 3).

.(7)

Les valeurs expérimentales des résistances obtenues par les formules (5) - (7) doivent satisfaire la relation 9;) pour une connexion mixte donnée de conducteurs.

Demande de service

Assembler le circuit électrique

3. Enregistrez le résultat de la mesure actuelle.

4. Connectez un voltmètre aux points 1 et 2 et mesurez la tension entre ces points.

5. Enregistrez le résultat de la mesure de tension

6. Calculez la résistance.

7. Enregistrez le résultat de la mesure de résistance = et comparez-le avec la résistance de la résistance = 1 ohm

8. Connectez un voltmètre aux points 2 et 3 et mesurez la tension entre ces points

vérifier la validité des formules (3) et (4).

Ohm

Conclusion:

Nous avons étudié expérimentalement les caractéristiques d'une connexion mixte de conducteurs.

Allons vérifier:

Tâche supplémentaire. Assurez-vous que lorsque les conducteurs sont connectés en parallèle, l'égalité est vraie :

Ohm

Ohm

2 cours.

Labo #1

Etude du phénomène d'induction électromagnétique

Objectif: prouver expérimentalement la règle de Lenz qui détermine le sens du courant lors de l'induction électromagnétique.

Matériel, instruments de mesure : 1) aimant arqué, 2) bobine-bobine, 3) milliampèremètre, 4) barre aimantée.

Justification théorique

Selon la loi de l'induction électromagnétique (ou loi de Faraday-Maxwell), la FEM de l'induction électromagnétique E je dans une boucle fermée est numériquement égal et de signe opposé au taux de variation du flux magnétique Fà travers la surface délimitée par ce contour.

E je \u003d - F ’

Pour déterminer le signe de l'induction EMF (et, par conséquent, la direction du courant d'induction) dans le circuit, cette direction est comparée à la direction sélectionnée pour contourner le circuit.

La direction du courant d'induction (ainsi que l'amplitude de l'induction EMF) est considérée comme positive si elle coïncide avec la direction sélectionnée de contournement du circuit, et est considérée comme négative si elle est opposée à la direction sélectionnée de contournement du circuit. Nous utilisons la loi de Faraday-Maxwell pour déterminer le sens du courant d'induction dans une boucle de fil circulaire d'aire S 0 . On suppose qu'au temps initial t 1 =0 l'induction de champ magnétique au niveau de la bobine est égale à zéro. Au moment suivant dans le temps t 2 = la bobine se déplace dans la région du champ magnétique dont l'induction est dirigée perpendiculairement au plan de la bobine vers nous (Fig. 1 b)

Pour le sens de contournement du contour, nous choisirons le sens horaire. Selon la règle de la vrille, le vecteur de zone de contour sera dirigé de nous perpendiculairement à la zone de contour.

Le flux magnétique pénétrant dans le circuit en position initiale de la bobine est nul (=0) :

Flux magnétique dans la position finale de la bobine

Changement de flux magnétique par unité de temps

Par conséquent, l'induction emf, selon la formule (1), sera positive :

E je =

Cela signifie que le courant d'induction dans le circuit sera dirigé dans le sens des aiguilles d'une montre. En conséquence, selon la règle de la vrille pour les courants de boucle, la propre induction sur l'axe d'une telle bobine sera dirigée contre l'induction du champ magnétique externe.

Selon la règle de Lenz, le courant d'induction dans le circuit a une direction telle que le flux magnétique créé par celui-ci à travers la surface limitée par le circuit empêche une modification du flux magnétique qui a provoqué ce courant.

Le courant d'induction est également observé lorsque le champ magnétique externe est renforcé dans le plan de la bobine sans la déplacer. Par exemple, lorsqu'un barreau aimanté se déplace dans une bobine, le champ magnétique externe et le flux magnétique qui le pénètre augmentent.

Sens du contour

F 1

F 2

ξi

(signe)

(ex.)

je un

B 1 S 0

B 2 S 0

-(B 2 -B 1)S 0<0

15mA

Demande de service

1. Bobine - utérus 2 (voir Fig. 3) se connecte aux bornes du milliampèremètre.

2. Insérez le pôle nord de l'aimant arqué dans la bobine le long de son axe. Dans les expériences ultérieures, déplacez les pôles de l'aimant du même côté de la bobine, dont la position ne change pas.

Vérifier la correspondance des résultats de l'expérience avec le tableau 1.

3. Retirez le pôle nord de l'aimant arqué de la bobine. Présentez les résultats de l'expérience dans le tableau.

Sens du contour mesurer l'indice de réfraction du verre à l'aide d'une plaque plane parallèle.

Matériel, instruments de mesure : 1) une plaque plan-parallèle avec des bords biseautés, 2) une règle de mesure, 3) un carré étudiant.

Justification théorique

La méthode de mesure de l'indice de réfraction à l'aide d'une lame plane parallèle est basée sur le fait qu'un faisceau ayant traversé une lame plane parallèle la laisse parallèle à la direction d'incidence.

Selon la loi de la réfraction, l'indice de réfraction du milieu

Pour calculer et sur une feuille de papier, deux lignes parallèles AB et CD sont tracées à une distance de 5-10 mm l'une de l'autre et une plaque de verre est placée dessus de manière à ce que ses faces parallèles soient perpendiculaires à ces lignes. Avec cette disposition de la plaque, les lignes droites parallèles ne se déplacent pas (Fig. 1, a).

L'œil est placé au niveau de la table et, en suivant les lignes droites AB et CD à travers le verre, la plaque est tournée autour de l'axe vertical dans le sens antihoraire (Fig. 1, b). La rotation est effectuée jusqu'à ce que le faisceau QC apparaisse comme une continuation de BM et MQ.

Pour traiter les résultats de mesure, tracez les contours de la plaque avec un crayon et retirez-la du papier. Par le point M, on trace une perpendiculaire O 1 O 2 aux faces parallèles de la plaque et une droite MF.

Ensuite, sur les droites BM et MF, des segments égaux ME 1 \u003d ML 1 sont mis à terre et les perpendiculaires L 1 L 2 et E 1 E 2 sont abaissées à l'aide d'un carré des points E 1 et L 1 à la droite O 1 O 2. De triangles rectangles L

a) orienter d'abord les faces parallèles de la plaque perpendiculairement à AB et CD. Assurez-vous que les lignes parallèles ne bougent pas.

b) placez votre œil au niveau de la table et, en suivant les lignes AB et CD à travers le verre, faites pivoter la plaque autour de l'axe vertical dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le faisceau QC semble être une continuation de BM et MQ.

2. Entourez les contours de la plaque avec un crayon, puis retirez-la du papier.

3. Par le point M (voir Fig. 1, b), tracez une perpendiculaire O 1 O 2 aux faces parallèles de la plaque et une droite MF (suite de MQ) à l'aide d'une équerre.

4. Centré au point M, tracez un cercle de rayon arbitraire, marquez les points L 1 et E 1 sur les droites BM et MF (ME 1 \u003d ML 1)

5. À l'aide d'une équerre, abaissez les perpendiculaires des points L 1 et E 1 à la ligne O 1 O 2.

6. Mesurez la longueur des segments L 1 L 2 et E 1 E 2 avec une règle.

7. Calculez l'indice de réfraction du verre à l'aide de la formule 2.

Travail de laboratoire numéro 1.

Etude du mouvement uniformément accéléré sans vitesse initiale

Objectif: établir une dépendance qualitative de la vitesse du corps par rapport au temps lors de son mouvement uniformément accéléré à partir d'un état de repos, déterminer l'accélération du mouvement du corps.

Équipement: auge de laboratoire, chariot, trépied avec embrayage, chronomètre avec capteurs.

.

J'ai lu les règles et j'accepte de les respecter. ________________________

Signature de l'étudiant

Noter: Au cours de l'expérience, le chariot est lancé plusieurs fois depuis la même position sur la goulotte et sa vitesse est déterminée en plusieurs points à des distances différentes de la position initiale.

Si un corps se déplace uniformément accéléré depuis le repos, alors son déplacement change avec le temps selon la loi :S = à 2 /2 (1), et la vitesse estV = à(2). Si nous exprimons l'accélération à partir de la formule 1 et la remplaçons dans 2, nous obtenons alors une formule exprimant la dépendance de la vitesse au déplacement et au temps de déplacement :V = 2 S/ t.

1. Le mouvement uniformément accéléré est ___

2. Dans quelles unités du système C est-il mesuré :

accélération  un  =  

la vitesse    =  

temps  t  =  

en mouvement  s  =  

3. Ecrire la formule d'accélération en projections :

un X = _________________.

4. Trouvez l'accélération du corps à partir du graphique de vitesse.

un =

5. Écrivez l'équation de déplacement pour un mouvement uniformément accéléré.

S= + ______________

Si un  0 = 0, alors S=

6. Le mouvement est uniformément accéléré si le modèle est rempli :

S 1 :S 2 :S 3 : … : S n = 1 : 4 : 9 : ... : n 2 .

Trouver une attitudeS 1 : S 2 : S 3 =

Processus de travail

1. Préparez un tableau pour enregistrer les résultats des mesures et des calculs :

2. Fixez la goulotte au trépied en biais à l'aide d'un coupleur afin que le chariot glisse de lui-même dans la goulotte. A l'aide d'un support magnétique, fixez l'un des capteurs du chronomètre sur la goulotte à une distance de 7 cm du début de l'échelle de mesure (x 1 ). Fixez le deuxième capteur en face de la valeur de 34 cm sur la règle (x 2 ). Calculer le déplacement (S), que le chariot effectuera lors du passage du premier capteur au second

S=x 2 - X 1 = ____________________

3. Placez le chariot au début de la goulotte et relâchez-le. Prenez un chronomètre (t).

4. Calculer la formule de la vitesse du chariot (V), avec lequel il est passé devant le second capteur et l'accélération du mouvement (a) :

=

______________________________________________________

5. Abaissez le capteur inférieur de 3 cm et répétez l'expérience (expérience n° 2) :

S = ________________________________________________________________

V = _______________________________________________________________

un = ______________________________________________________________

6. Répétez l'expérience en retirant le capteur inférieur de 3 cm supplémentaires (expérience n° 3) :

S=

un = _______________________________________________________________

7. Faites une conclusion sur la façon dont la vitesse du chariot change avec l'augmentation du temps de son mouvement et sur ce que l'accélération du chariot s'est avérée être au cours de ces expériences.

___________

Travail de laboratoire numéro 2.

Mesure de l'accélération gravitationnelle

Objectif: déterminer l'accélération de la chute libre, démontrer qu'en chute libre, l'accélération ne dépend pas de la masse du corps.

Équipement: capteurs optoélectriques - 2 pièces, plaque d'acier - 2 pièces, bloc de mesureL-micro, plate-forme de démarrage, alimentation.

Les règles de sécurité. Lisez attentivement les règles et signez que vous acceptez de les suivre..

Avec attention! Il ne doit y avoir aucun objet étranger sur la table. Une manipulation négligente des appareils entraîne leur chute. Dans le même temps, vous pouvez vous blesser mécaniquement, mettre les appareils hors d'état de fonctionner.

J'ai lu les règles et j'accepte de les respecter. _____________________________

Signature de l'étudiant

Noter: Pour réaliser l'expérience, un kit de démonstration "Mechanics" d'une série d'équipements est utilisé.L-micro.

Dans cet article, l'accélération de la chute libreg déterminé en fonction de la mesure du tempst , dépensé par le corps lors d'une chute de hauteurh pas de vitesse initiale. Au cours de l'expérience, il convient d'enregistrer les paramètres de mouvement de carrés métalliques de même taille, mais d'épaisseurs différentes et, par conséquent, de masses différentes.

Tâches et questions de formation.

1. En l'absence de résistance de l'air, la vitesse d'un corps en chute libre dans la troisième seconde de chute augmente de :

1) 10 m/s 2) 15 m/s 3) 30 m/s 4) 45 m/s

2. Oh . Lequel des corps à l'époquet 1 l'accélération est nulle ?

3. La balle est lancée en biais par rapport à l'horizon (voir photo). Si la résistance de l'air est négligeable, alors l'accélération de la balle au pointMAIS co-dirigé vers le vecteur

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

4. Les figures montrent des graphiques de la dépendance de la projection de la vitesse sur le temps pour quatre corps se déplaçant le long de l'axeOh . Lequel des corps se déplace avec le plus grand modulo d'accélération ?

Selon le graphique de la dépendance des projections des vecteurs de déplacement des corps sur le temps de leur mouvement (voir Fig.), trouvez la distance entre les corps 3 s après le début du mouvement.

1) 3 m 2) 1 m 3) 2 m 4) 4 m

Processus de travail

1. Installez la plate-forme de départ en haut du tableau. Positionnez deux capteurs optoélectriques verticalement en dessous, en les orientant comme indiqué sur la figure. Les capteurs sont situés à une distance d'environ 0,5 m les uns des autres de manière à ce que le corps, tombant librement après avoir été libéré du lanceur, passe séquentiellement dans leurs alignements.

2. Connecter les capteurs optoélectriques aux connecteurs de la plate-forme de déclenchement, et l'alimentation aux connecteurs du câble de liaison relié au connecteur 3 de l'unité de mesure.

3. Sélectionnez l'élément "Détermination de l'accélération de la gravité (option 1)" dans le menu sur l'écran de l'ordinateur et entrez dans le mode de réglage de l'équipement. Faites attention aux images des capteurs dans la fenêtre sur l'écran. Si seul le capteur est présent, alors le capteur est ouvert. Lorsque l'axe optique du capteur est bloqué, il est remplacé par l'image du capteur avec un chariot dans son alignement.

4. Accrochez l'une des plaques d'acier à l'aimant de déclenchement. Afin de traiter les résultats à l'aide d'une formule simpleh = gt 2 /2 , il est nécessaire de régler avec précision la position relative de la plaque d'acier (dans le dispositif de démarrage) et du capteur optoélectrique le plus proche. Le chronométrage commence lorsque l'un des capteurs optoélectriques est déclenché.

5. Déplacez le capteur optoélectrique supérieur vers le dispositif de démarrage avec le corps suspendu à celui-ci jusqu'à ce que l'image du capteur avec le chariot dans son alignement apparaisse sur l'écran. Après cela, abaissez très soigneusement le capteur et arrêtez-le au moment où le chariot disparaît de l'image du capteur .

Accédez à l'écran de mesure et exécutez une série de 3 analyses. Enregistrez l'heure qui apparaît sur l'écran de l'ordinateur à chaque fois.

mesurer la distanceh entre capteurs optoélectriques. Calculer la valeur moyenne du temps de chute du corpst Mer et, substituant les données obtenues dans la formuleg = 2 h / t 2 Mer , déterminer l'accélération de la chute libreg . Faites de même avec l'autre carré.

Notez les données obtenues dans le tableau.

plaques d'acier

numéro d'expérience

Distance entre capteurs

h , m

Temps

t , avec

Temps moyen

t cf, s

Accélération de la gravité

g , m/s 2

Grande assiette

Plaque plus petite

Sur la base des expériences réalisées, tirez les conclusions suivantes:

__________________________

Travail de laboratoire numéro 3.

Etude de la dépendance de la période d'oscillation du ressort

pendule sur la masse de la charge et la raideur du ressort

Objectif: établir expérimentalement la dépendance de la période d'oscillation et de la fréquence d'oscillation d'un pendule à ressort sur la raideur du ressort et la masse de la charge.

Équipement: un ensemble de poids, un dynamomètre, un ensemble de ressorts, un trépied, un chronomètre, une règle.

Les règles de sécurité. Lisez attentivement les règles et signez que vous acceptez de les suivre..

Avec attention! Il ne doit y avoir aucun objet étranger sur la table. Une manipulation négligente des appareils entraîne leur chute. Dans le même temps, vous pouvez vous blesser mécaniquement, mettre les appareils hors d'état de fonctionner.

Je connais les règles, je m'engage à les respecter. ___________________________

Signature de l'étudiant

Tâches et questions de formation

1. Un signe de mouvement oscillatoire - ___________________

__________________________

2. Dans quelle figure le corps est-il en équilibre ?

_______ ________ _________

3. La force élastique est maximale au point _________ et __________ indiqué sur les figures _______ ________ ________.

4. A chaque point de la trajectoire du mouvement, à l'exception du point ______, la boule est affectée par la force élastique du ressort, dirigée vers la position d'équilibre.

5. Indiquez les points où la vitesse est la plus grande ____________ et la plus petite _______ _______, l'accélération est la plus grande ______ ______ et la plus petite _______.

X bon travail

1. Assemblez le dispositif de mesure selon le dessin.

2. En étirant le ressort X et la masse de la charge, déterminent la raideur du ressort.

F extr = k  X – la loi de Hooke

F extr = R = mg ;

1) ____________________________________________________

2) ____________________________________________________

3) ____________________________________________________

3. Remplissez le tableau n ° 1 de la dépendance de la période d'oscillation à la masse de la charge pour le même ressort.

4. Remplissez le tableau n ° 2 de la dépendance de la fréquence d'oscillation du pendule à ressort sur la raideur du ressort pour une charge de 200 g.

5. Tirez des conclusions sur la dépendance de la période et de la fréquence d'oscillation d'un pendule à ressort sur la masse et la rigidité du ressort.

__________________________________________________________________________________________________

Labo #4

Étude de la dépendance de la période et de la fréquence des oscillations libres d'un pendule à filament sur la longueur du filament

Objectif: découvrir comment la période et la fréquence des oscillations libres d'un pendule à fil dépendent de sa longueur.

Équipement: un trépied avec un embrayage et un pied, une boule avec un fil d'environ 130 cm de long, un chronomètre.

Les règles de sécurité. Lisez attentivement les règles et signez que vous acceptez de les suivre..

Avec attention! Il ne doit y avoir aucun objet étranger sur la table. Les appareils ne doivent être utilisés qu'aux fins pour lesquelles ils ont été conçus. Une manipulation négligente des appareils entraîne leur chute. Dans le même temps, vous pouvez vous blesser mécaniquement, mettre les appareils hors d'état de fonctionner.

J'ai lu les règles et j'accepte de les respecter. _______________________

Signature de l'étudiant

Tâches et questions de formation

1. Quelles vibrations sont dites libres ? ___________________________

________________________________________________________________

2. Qu'est-ce qu'un pendule à fil ? ___________________________

________________________________________________________________

3. La période d'oscillation est ___________________________________________

________________________________________________________________

4. La fréquence d'oscillation est ___________________________________________

5. La période et la fréquence sont des valeurs de _____________________, puisque leurs produits sont égaux à ___________________.

6. Dans quelles unités du système C est-il mesuré :

période [ J] =

fréquence [ν] =

7. Un pendule à filament a effectué 36 oscillations complètes en 1,2 minute. Trouver la période et la fréquence du pendule.

Étant donné : C Solution :

t= 1,2 min = J =

N = 36

J - ?, ν - ?

Processus de travail

1. Placez un trépied sur le bord de la table.

2. Attachez la ficelle du pendule à la jambe du trépied à l'aide d'un morceau de gomme ou de papier de construction.

3. Pour la première expérience, sélectionnez une longueur de fil de 5 à 8 cm et déviez la balle de la position d'équilibre d'une petite amplitude (1 à 2 cm) et relâchez.

4. Mesurer le laps de temps t, pour lequel le pendule fera 25 - 30 oscillations complètes ( N ).

5. Enregistrer les résultats de mesure dans un tableau

6. Effectuez 4 autres expériences de la même manière que la première, tandis que la longueur du pendule L augmenter jusqu'à la limite.

(Par exemple : 2) 20 - 25 cm, 3) 45 - 50 cm, 4) 80 - 85 cm, 5) 125 - 130 cm).

7. Pour chaque expérience, calculez la période d'oscillation et notez-la dans le tableau.

J 1 = J 4 =

J 2 = J 5 =

J 3 =

8
. Pour chaque expérience, calculez la valeur de la fréquence d'oscillation ou

et notez-le dans un tableau.

9. Analysez les résultats enregistrés dans le tableau et répondez aux questions.

a) Avez-vous augmenté ou diminué la longueur du pendule si la période d'oscillation a diminué de 0,3 s à 0,1 s ?

________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Augmentation ou réduction de la longueur du pendule si la fréquence d'oscillation a diminué de 5 Hz à 3 Hz

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Travail de laboratoire numéro 5.

Etude du phénomène d'induction électromagnétique

Objectif: étudier le phénomène d'induction électromagnétique.

Équipement: milliampèremètre, bobine de bobine, aimant arqué ou en bande, source d'alimentation, bobine à noyau de fer d'un électroaimant pliable, rhéostat, clé, fils de connexion.

Les règles de sécurité. Lisez attentivement les règles et signez que vous acceptez de les suivre..

Avec attention! Protégez les appareils contre les chutes. Évitez les charges extrêmes des instruments de mesure. Lorsque vous effectuez des expériences avec des champs magnétiques, vous devez retirer votre montre et ranger votre téléphone portable.

________________________

Signature de l'étudiant

Tâches et questions de formation

1. L'induction de champ magnétique est ______________________________________

caractéristique du champ magnétique.

2. Ecrivez la formule module du vecteur d'induction magnétique.

B = __________________.

L'unité de mesure de l'induction magnétique dans le système C : À  =  

3. Qu'est-ce que le flux magnétique ? ___________________________________________

_________________________________________________________________

4. De quoi dépend le flux magnétique ? ___________________________

_________________________________________________________________

5. Qu'est-ce que le phénomène d'induction électromagnétique ? _________________

_________________________________________________________________

6. Qui a découvert le phénomène d'induction électromagnétique et pourquoi cette découverte est-elle classée comme la plus grande ? ______________________________________

__________________________________________________________________

Processus de travail

1. Connectez la bobine-bobine aux pinces du milliampèremètre.

2. Insérez l'un des pôles de l'aimant dans la bobine, puis arrêtez l'aimant pendant quelques secondes. Notez si un courant d'induction s'est produit dans la bobine : a) pendant le mouvement de l'aimant par rapport à la bobine ; b) pendant qu'il est arrêté.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Enregistrer si le flux magnétique a changéF pénétrant dans la bobine : a) pendant le mouvement de l'aimant ; b) pendant qu'il est arrêté.

4. Indiquez la condition dans laquelle un courant d'induction est apparu dans la bobine.

5 . Insérez l'un des pôles de l'aimant dans la bobine, puis retirez-le à la même vitesse. (Sélectionnez la vitesse de manière à ce que la flèche s'écarte de la moitié de la valeur limite de l'échelle.)

________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Répétez l'expérience, mais à une vitesse plus élevée de l'aimant.

a) Notez le sens du courant induit. ______________

_______________________________________________________________

b) Notez quel sera le module du courant d'induction. __________________

_________________________________________________________________

7. Notez comment la vitesse de déplacement de l'aimant affecte :

a) Par l'amplitude de la variation du flux magnétique __________________________

__________________________________________________________________

b) Sur le module de courant d'induction. ___________________________

__________________________________________________________________

8. Formulez comment le module de la force du courant d'induction dépend du taux de variation du flux magnétique.

_________________________________________________________________

9. Assemblez la configuration pour l'expérience selon le dessin.

1 - bobine-bobine

2 - bobine

10. Vérifiez s'il y a une bobine1 courant d'induction à : a) la fermeture et l'ouverture du circuit dans lequel la bobine est incluse2 ; b) traverser2 courant continu; c) modification de l'intensité du courant avec un rhéostat.

________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Notez dans lequel des cas suivants : a) le flux magnétique pénétrant dans la bobine a changé1 ; b) il y avait un courant d'induction dans la bobine1 .

Conclusion:

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Labo #6

Observation de spectres continus et linéaires

émissions

Objectif: observation d'un spectre continu à l'aide de plaques de verre à bords biseautés et d'un spectre d'émission de raies à l'aide d'un spectroscope à deux tubes.

Équipement: projecteur, spectroscope à double tube, tubes spectraux à hydrogène, néon ou hélium, inductance haute tension, alimentation (ces appareils sont communs à toute la classe), une plaque de verre à bords biseautés (remis à chacun).

Descriptif de l'appareil.

Avec attention! Électricité! Assurez-vous que l'isolation des conducteurs n'est pas rompue. Évitez les charges extrêmes des instruments de mesure.

J'ai lu les règles et j'accepte de les respecter. ______________________

Signature de l'étudiant

Tâches et questions de formation

1. Le spectroscope a été conçu en 1815 par un physicien allemand

________________________________________________________

2. La lumière visible est une onde électromagnétique de fréquence :

de _________________Hz à __________________Hz.

3. Quels corps émettent un spectre continu ?

1. ______________________________________________________________

2. ______________________________________________________________

3. ______________________________________________________________

4. Quel est le spectre des gaz lumineux de faible densité ?

________________________________________________________________

5. Formuler la loi de G. Kirchhoff : _________________________________

_______________________________________________________________

Processus de travail

1. Positionner la plaque horizontalement devant l'œil. À travers les bords faisant un angle de 45º, observez une légère bande verticale sur l'écran - une image d'une fente coulissante de l'appareil de projection.

2. Sélectionnez les couleurs primaires du spectre continu résultant et notez-les dans la séquence observée.

________________________________________________________________

3. Répétez l'expérience en considérant la bande à travers les faces formant un angle de 60º. Enregistrez les différences sous forme de spectres.

________________________________________________________________

4. Observez les spectres de raies de l'hydrogène, de l'hélium ou du néon en examinant les tubes spectraux lumineux avec un spectroscope.

Notez les lignes que vous pouvez voir.

__________________________________________________________________

Conclusion: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________

Labo #7

L'étude de la fission nucléaire de l'atome d'uranium

suivre les photos

Objectif: vérifier la validité de la loi de conservation de la quantité de mouvement sur l'exemple de la fission du noyau d'uranium.

Équipement: photographie de traces de particules chargées formées dans une émulsion photographique lors de la fission du noyau de l'atome d'uranium sous l'action d'un neutron, règle de mesure.

Noter: la figure montre une photographie de la fission du noyau de l'atome d'uranium sous l'action d'un neurone en deux fragments (le noyau était au pointg ). On peut voir sur les pistes que des fragments du noyau de l'atome d'uranium se sont dispersés dans des directions opposées (la rupture de la piste de gauche s'explique par la collision du fragment avec le noyau d'un des atomes de l'émulsion photographique). Plus la piste est longue, plus l'énergie de la particule est grande. L'épaisseur de piste est d'autant plus grande que la charge de la particule est importante et que sa vitesse est faible.

Tâches et questions de formation

1. Formuler la loi de conservation de la quantité de mouvement. ___________________________

__________________________________________________________________

2. Expliquez la signification physique de l'équation :

__________________________________________________________________

3. Pourquoi la réaction de fission des noyaux d'uranium s'accompagne-t-elle d'un dégagement d'énergie dans l'environnement ? _______________________________________________

_______________________________________________________________

4. À l'aide d'un exemple de réaction, expliquez quelles sont les lois de la conservation de la charge et du nombre de masse. _________________________________

_________________________________________________________________

5. Trouvez l'élément inconnu du tableau périodique, formé à la suite de la réaction de désintégration β suivante :

__________________________________________________________________

6. Quel est le principe de l'émulsion photo ?

______________________________________________________________

Processus de travail

1. Regardez la photo et trouvez les traces des fragments.

2. Mesurez les longueurs des pistes de fragments avec une règle millimétrique et comparez-les.

3. À l'aide de la loi de conservation de la quantité de mouvement, expliquez pourquoi les fragments formés lors de la fission du noyau de l'atome d'uranium se sont dispersés dans des directions opposées. ___________________________________________

_________________________________________________________________

4. Les charges et les énergies des fragments sont-elles les mêmes ? _____________________________

__________________________________________________________________

5. Sur quelles bases pouvez-vous juger cela ? ________________________

__________________________________________________________________

6. L'une des réactions de fission possibles de l'uranium peut s'écrire symboliquement comme suit :

où z X – le noyau d'un atome d'un des éléments chimiques.

En utilisant la loi de conservation de la charge et la table de D.I. Mendeleev, déterminez de quel type d'élément il s'agit.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusion: ______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

Labo #8

L'étude des traces de particules chargées sur des objets prêts à l'emploi

photographies

Objectif: expliquer la nature du mouvement des particules chargées.

Équipement: photographies de traces de particules chargées obtenues dans une chambre à brouillard, une chambre à bulles et une émulsion photographique.

Tâches et questions de formation

1. Quelles méthodes d'étude des particules chargées connaissez-vous ? _____________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Quel est le principe de fonctionnement de la chambre à brouillard ? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Quel est l'avantage d'une chambre à bulles par rapport à une chambre à brouillard ? En quoi ces appareils sont-ils différents ? ___________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Quelles sont les similitudes entre la méthode de la photoémulsion et la photographie ?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Formulez la règle de la main gauche pour déterminer la direction de la force agissant sur une charge dans un champ magnétique. ____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. La figure montre la trajectoire d'une particule dans une chambre à brouillard placée dans un champ magnétique. Le vecteur est dirigé loin du plan. Déterminer le signe de la charge de la particule.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Processus de travail

1. Quelles photographies qui vous sont présentées (Fig. 1, 2, 3) montrent des traces de particules se déplaçant dans un champ magnétique ? Justifiez la réponse.

______________________________________________________________________________________________________

Riz. une

__________________________________

2. Considérons une photographie de traces de particules α se déplaçant dans une chambre à brouillard (Fig. 1).

a) Dans quelle direction les particules alpha se sont-elles déplacées ?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Pourquoi les traces des particules α ont-elles à peu près la même longueur ?

______________________________________________________________________________________________________

Riz. 3

__________________________________

__________________________________

c) Pourquoi l'épaisseur des traces de particules α augmente-t-elle légèrement vers la fin du mouvement ? ___________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. La figure 2 montre une photographie de traces de particules α dans une chambre à brouillard dans un champ magnétique. Répondre aux questions suivantes.

a) Dans quelle direction les particules se déplacent-elles ? _____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Comment le vecteur d'induction magnétique était-il dirigé ? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Pourquoi le rayon de courbure et l'épaisseur de la trace ont-ils changé au fur et à mesure que les particules α se déplaçaient ? ___________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

4. La figure 3 montre une photographie d'une piste d'électrons dans une chambre à bulles placée dans un champ magnétique. Répondre aux questions suivantes.

a) Pourquoi la piste électronique a-t-elle la forme d'une spirale ? _____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Dans quelle direction l'électron s'est-il déplacé ? __________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Comment le vecteur d'induction magnétique était-il dirigé ? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Quelle pourrait être la raison pour laquelle la trace électronique de la figure 3 est beaucoup plus longue que les traces des particules α de la figure 2 ? _______________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusion: _________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Labo #9

Mesure du rayonnement de fond naturel

dosimètre

Objectif: acquérir des compétences pratiques dans l'utilisation d'un dosimètre domestique pour mesurer le rayonnement de fond.

Équipement: dosimètre domestique, mode d'emploi.

Les règles de sécurité. Lisez attentivement les règles d'utilisation du dosimètre et signez que vous vous engagez à les respecter.. Avec attention! Protégez l'appareil contre les chutes.

J'ai lu les règles et j'accepte de les respecter. _______________________(_signature de l'étudiant)

Noter: Les dosimètres domestiques sont destinés au suivi individuel opérationnel de la situation radiologique par la population et permettent une estimation approximative du débit de dose de rayonnement équivalent. La plupart des dosimètres modernes mesurent le débit de dose de rayonnement en microsieverts par heure (µSv/h), mais une autre unité est encore largement utilisée - le microroentgen par heure (µR/h). Le rapport entre eux est : 1 µSv/h = 100 µR/h. La valeur moyenne de la dose équivalente de rayonnement absorbé due au rayonnement de fond naturel est d'environ 2 mSv par an.

Tâches et questions de formation

1. La dose de rayonnement absorbée est de __________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Formule dose absorbée :

g de : ________________________________

___________________________________

___________________________________

3. Unités de dose absorbée : =

4. La dose équivalente H est déterminée par la formule :

où: ________________________________

___________________________________

5. L'unité de dose équivalente est ____________________

6. Combien de fois le nombre initial de noyaux radioactifs diminuera-t-il en un temps égal à la demi-vie ? ______________________________________

Processus de travail

1. Étudiez attentivement les instructions de travail avec le dosimètre et déterminez :

quelle est la procédure pour le préparer au travail;

quels types de rayonnements ionisants il mesure ;

dans quelles unités l'appareil enregistre le débit de dose de rayonnement ;

quelle est la durée du cycle de mesure ;

quelles sont les limites de l'erreur absolue de mesure ;

quelle est la procédure de surveillance et de remplacement de l'alimentation interne ;

quel est l'emplacement et le but des commandes pour le fonctionnement de l'appareil.

2. Faites une inspection externe de l'appareil et de son inclusion d'essai.

3. Assurez-vous que le dosimètre est en bon état de fonctionnement.

4. Préparez l'instrument pour mesurer le débit de dose de rayonnement.

5. Mesurez le niveau de rayonnement de fond 8 à 10 fois, en enregistrant à chaque fois la lecture du dosimètre.

6. Calculer la valeur moyenne du fond de rayonnement.

________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Calculez la dose de rayonnement ionisant qu'une personne recevra au cours de l'année si la valeur moyenne du rayonnement de fond ne change pas tout au long de l'année. Comparez-le à une valeur sans danger pour la santé humaine.

________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Comparez la valeur de fond moyenne obtenue avec le fond de rayonnement naturel pris comme norme - 0,15 μSv / h ..

Faire une conclusion _________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________