Изучение прямолинейного равноускоренного движения

vₓ = v₀ₓ + aₓ·t, x = x₀ + v₀ₓ·t + aₓ·t²/2

Цель работы

Экспериментально измерить путь и скорость тела, движущегося с постоянным ускорением, и определить величину ускорения.

Теоретические сведения

Постоянное ускорение

При равноускоренном прямолинейном движении проекция скорости за равные промежутки времени изменяется на одинаковую величину. Ускорение остаётся постоянным:

v_{x} = v_{0 x} + a_{x} \cdot t

$v_{x}$ , $v_{0 x}$ — текущая и начальная проекции скорости (м/с);
$a_{x}$ — проекция ускорения (м/с²);
$t$ — время от начала движения (с).

Знаки скорости и ускорения задаются направлением оси. Если они противоположны, модуль скорости сначала уменьшается.

Координата и перемещение

За время $t$ тело совершает перемещение, которое зависит и от начальной скорости, и от ускорения:

x = x_{0} + v_{0 x} \cdot t + \frac{a _{x} \cdot t ^{2}}{2}

Здесь $x_{0}$ — начальная координата (м). Разность $x - x_{0}$ является проекцией перемещения, а не всегда путём: при развороте путь складывается из длин обоих участков.

Проверка зависимости

График $v_{x} (t)$ — прямая с наклоном $a_{x}$ , а график координаты при ненулевом ускорении — парабола. При движении из покоя вдоль положительной оси без разворота $s = a t^{2} /2$ : удобна проверка линейности графика $s (t^{2})$ . Формулы применяются на участке постоянного ускорения, до столкновения с ограничителем.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите режим «Тележка без трения», начальную скорость 0 м/с, начальную координату 0 м и угол наклона 30°.
Запустите тележку. Измеряйте координату и скорость через равные промежутки времени до 2 с. По координатам найдите пройденный путь.
По изменению скорости или по пути и времени определите ускорение. Сравните результаты двух способов.
Повторите опыт при другом угле наклона. Сопоставьте ускорения и объясните, что изменилось в условиях движения.

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	t, с	s, м	F, Н	m, кг	α, °	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

В режиме «Тележка без трения» установите начальные скорость и координату 0, угол наклона 30° и длительность не менее 2 с. По координате через 2 с найдите ускорение. Ответ в м/с² до десятых.

Вопрос для размышления

Почему увеличение угла наклона меняет ускорение тележки, хотя масса и сила тяжести остаются прежними?