Цель: используя стробоскопическую фотографию равноускоренного дви­жения тела, определить модули ускорения и мгновенной скорости, соотношение путей, проходимых телом за равные последовательные промежутки времени.

Оборудование: стробоскопическая фотография, линейка

(рис. 1).

Рис. 1.

Рис. 2.

Вывод расчетных формул

Равноускоренно движущееся тело за промежуток времени t проходит путь, равный

                 (1)

Измерив путь s и зная промежуток времени движения t, можно вычислить ускорение:

               (2)

Модуль мгновенной скорости равноускоренного движения тела без начальной скорости (v_o=0) изменяется по закону

                            (3)

Если в уравнении (1) исключить параметр t, выразив его из формулы (3), получим:

Тогда, измерив s, можно определить скорость в данной точке траектории:

                               (4)

Из графика скорости (рис. 2) равноускоренного движения тела найдем отношение путей, проходимых телом за равные последовательные промежутки времени.

Из графика следует: s, : s2 : s3 : s4 : ... : sn= 1:3:5:7:...: (2n - 1), где n = 1, 2, 3, 4, ... .

Пути, проходимые телом за равные последовательные промежутки времени при прямолинейном равноускоренном движении без начальной, относятся как ряд нечетных чисел.

Порядок выполнения работы

1.  Рассмотрите внимательно рисунок, на котором представлены последовательные положения равноускоренно движущегося шарика через 0,02 с.  Цифрой 0 обозначено начальное положение шарика  (t₀ = 0,00 с).

2. Рассчитайте промежутки времени, через которые шарик окажется в положениях  1, 2, 3, 4, ..., 10.

3.    По миллиметровой шкале линейки определите путь, проходимый шариком (например, до положения 10) и промежуток времени . По формуле (2) вычислите ускорение.

4.    Выполните задание 3 еще для двух положений (5, 8) шарика и определите модуль ускорения а. Сравните результаты и сделайте выводы.

5.    Определите модуль мгновенной скорости движения шарика в положениях 5, 8, 10, используя формулу (4).

6.    По полученным значениям постройте график зависимости модуля скорости от времени движения.

7.    По шкале линейки найдите пути s₄, s₇, s₁₀, проходимые шариком за 0,02 с на участках 3—4, 6—7, 9—10, и их отношения: s₄ : s₇ : s₁₀. Сравнив эти отношения с соответствующими отношениями нечетных чисел 7 : 13 : 19, сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1.  Какие положения шарика (в верхней или нижней частях снимка) целесообразнее брать для определения ускорения? Почему?

2.  В каком соотношении будут модули перемещений шарика за равные последовательные промежутки времени?

3.  Что представляет собой график зависимости пути от времени движения шарика из состояния покоя? Начертите график.

Суперзадание

Выведите формулу:

 для равноускоренного дви­жения и проверьте ее выполнение для любых двух положений шарика.