تبلیغات
آزمایشگاه فیزیك دانشگاه آزاد بافق - آزمایش سقوط آزاد:

آزمایش سقوط آزاد:

دوشنبه 6 اردیبهشت 1389  02:19 ب.ظ

نوع مطلب :فصل دوم : آزمایشهای حرارت ،

تعیین شتاب گرانش با استفاده از سقوط آزاد اجسام:

 

وسایل آزمایش :

دستگاه سقوط آزاد ، منبع تغذیه ، کرنومتر الکتریکی ، منبع تغذیه ، گلوله آهنی ، سیم های رابط.

تئوری آزمایش :

دید کلی :

هنگامی که جسمی از ارتفاعی رها شود، شتابمی‌گیرد و سرعتش از مقدار صفر افزایش می یابد. جالب توجه است که در خلا ، تمامی اجسام از قبیل سنگ ، پر ، قطرات باران و ذرات گرد و غبار بطور یکنواخت شتاب می‌گیرند و باهم به زمین می‌رسند. این قاعده صرفا به دلیل مقاومت هوا در مقابل سقوط اجسام ، که اثر آن بر «پر» مؤثرتر از اثر آن بر سنگ است، در زندگی روزمره که در محیط خلأ صورت نمی‌گیرد، صادق نیست.

شتاب حرکت سقوط آزاد :

شتاب سقوط آزاد اجسام در خلا به طبیعت جسم بستگی ندارد. بلکه فقط به محل جسم بستگی دارد. این شتاب ثابت است و مقدار آن با شتاب گرانشی که با علامت g نشان داده می‌شود، برابر است که آن هم تحت عنوان شتاب ثقلی مطرح است و مقدار آن بر روی زمین برابر 9.8m/s2 می‌باشد.

سقوط آزاد چیست؟

برای اینکه سنگی آزادانه سقوط کند، لازم نیست که شما آنرا در امتداد قائم رها کنید. می توانید سنگ را به طرف بالا ، پایین یا به اطراف پرتاب کنید. به محض اینکه سنگ در هر جهتی اختیاری از دست شما رها شود، سقوط آزاد خواهد کرد. اگر سنگی را در امتداد قائم به طرف بالا با سرعت 25m/s پرتاب کنید ، چون شتاب به سمت پایین و در خلاف جهت سرعت است، سنگ بایستی در نقطه اوج حرکتش متوقف شده و برگردد. چون در حالت پایین آمدن شتاب در جهت حرکت است، سنگ سرعت می‌گیرد. اگر جسم در حال سکون ، خیلی سبک و یا سطح آن تخت باشد و یا اینکه از فاصله خیلی دور سقوط کرده باشد، مقاومت هوا قابل توجه می‌شود و شتاب جاذبه زمین در چنین حالتی متغیر می‌باشد.

آزمایش ساده :

فرض کنید شخصی در پشت بام خانه ایستاده و توپی را در راستای افق پرتاب می‌کند. توپ بدون هیچگونه سرعتی در راستای قائم ، از دست شخص رها می‌شود. اما ، نیروی گرانشی اجازه نمی‌دهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از رها شدن از دست شخص رها می‌شود. اما ، نیروی گرانشی اجازه نمی‌دهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از رها شدن از دست شخص با شتاب 9.8 m/s2 به طرف پایین سرعت می‌گیرد و چون حرکت در امتداد قائم یک حرکت با شتاب یکنواخت است که از صفر شروع شده است، می‌توانیم از مجموعه معادلات استاندارد حرکت با شتاب ثابت استفاده کنیم.

معادلات حرکت سقوط آزاد :

 معادله مکان حرکت سقوط آزاد جسم بر حسب زمان یک معادله سهمی شکل است که نقطه ماکزیمم (قله) سهمی در نقطه اوج جسم می‌باشد:

y = -gt2/2 + V0t


در این معادله Y مکان جسم ، t زمان ،  g شتاب جاذبه زمین و V0 سرعت اولیه جسم می‌باشد.

معادله سرعت حرکت سقوط آزاد بر حسب زمان یک معادله خطی است که تا نقطه اوج شیب خط منفی و حرکت کند شونده و از آن زمان به بعد حرکت شتابدار تند شونده با شیب مثبت می‌باشد:

V = -gt + V0


در این معادله V سرعت حرکت جسم می‌باشد.

·         معادله شتاب حرکت سقوط آزاد جسم مستقل از زمان بوده و در نزدیکی سطح زمین مقداری ثابت است و مقدار آن با دقت بالایی با شتاب گرانشی بر روی سطح زمین برابر است. a = g = 9.8 m/s2

·         معادله نیرو در این حرکت همانند شتاب مستقل از زمان بوده و با نیروی وزن جسم برابر است:

F = ma = mg =9.8 m/s2



·         معادله مستقل از زمان حرکت سقوط آزاد :
در این معادله سرعت اولیه و نهایی ، ارتفاع سقوط و شتاب جاذبه در غیاب زمان به هم مربوط می‌شوند:

V2 - V02 = -2gy

 

مسایل کاربردی سقوط آزاد :

از این نوع حرکت و معادلاتش در توجیه حرکت جسم افتان ، پرتاب موشک ، حرکت پرتابی ، حرکت گلوله توپ ، صعود و فرود هواپیما ، حرکت نوسانی سیستم جرم و فنر آویزان و غیره که هر کدام یا خودشان کاربردهای علمی پدیده‌اند و یا مکانیزم عملشان این حرکت را در خود دارد و جهت کنترل و داشتن سیستمی پایدار با بازده بالا از مفاهیم و معادلات این حرکت در آنها استفاده می‌شود

روش انجام آزمایش :

کرنومتر را به برق وصل و دستگاه را روشن کنید . قرقره بالای آن ، خاصیت آهنربایی پیدا  و گلوله آهنی را جذب می کند ارتفاع سقوط عبارت است از فاصله زیر گلوله تا روی صفحه قطع و وصل ، طول آنرا توسط خط کش مدرجی که روی پایه نصب شده است به دست آورید.

دکمه شروع کرنومتر را را فشار دهید ، جریان برق قطع و گلوله سقوط می کند درست در همان زمان کرنومتر شروع به کار می کند ، گلوله پس ازطی مسافت  به صفحه برخورد و کرنومتر را متوقف می کند ، زمان سقوط را کرنومتر نشان می دهد. آزمایش را چند مرتبه تکرار کنید . میانگین زمانها را به دست آورید و مقدار  را محاسبه کنید ارتفاع را دو برابر و سه برابر بگیرید و به همین نحو آزمایش را تکرار کنید . نمودار تغییرات  بر حسب   را رسم کنید . دو برابر شیب خط برابر  است . خطاهای مطلق و نسبی را برای هریک از ارتفاعهای سقوط پیدا و اعداد حاصل را در جدول زیر یادداشت کنید .


نوشته شده توسط: محمد | آخرین ویرایش:سه شنبه 7 اردیبهشت 1389 | نظرات() 

ساحل
پنجشنبه 27 فروردین 1394 09:33 ب.ظ
متشکر
پرند
شنبه 2 اردیبهشت 1391 09:29 ق.ظ
عالی بود دوستم
avr
دوشنبه 6 اردیبهشت 1389 02:40 ب.ظ

از همین الان به جمع ثروتمندان اینترنتی بپیوندید




كسب درآمد از اینترنت

ماهیانه 500 هزار تومان

بدون نیاز به ایگولد و سایر بانكهای اینترنتی

واریز درآمد شما به حساب بانكی شما در ایران (سیبا – سپهر)

بدون نیاز به كاركردن با سایتهای كسب درآمد – پی تی سی – وبمستر و حتی نرم افزارهای كسب درآمد




با روزانه 4-2 ساعت كار

برای اولین بار در اینترنت

درآمد ثابت ماهیانه به دست آورید

100% تضمینی



آموزش سه روش كسب درآمد مطمئن از اینترنت فقط با 3-2 ساعت كار در روز

تنها راه كسب درآمد برای كسانیكه می خواهند از صفر و با سرمایه كم (حتی بدون سرمایه) شروع كرده و به درآمد عالی برسند.

از همین حالا شروع کنید یک فرصت استثنایی
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر