• Nie Znaleziono Wyników

Masz do dyspozycji: -

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Masz do dyspozycji: -"

Copied!
4
0
0

Pełen tekst

(1)

Masz do dyspozycji:

- rurkę szklaną z dwoma dopasowanymi korkami,

- magnes w kształcie walca (masa magnesu wynosi 3,9 ± 0,1 g), - wodę,

- oscyloskop cyfrowy,

- cewkę z drutu miedzianego (ok. 100 zwojów) z kablem umożliwiającym podłączenie do oscyloskopu, - papier milimetrowy,

- stalowy spinacz biurowy, - gumkę recepturkę.

Przyjmując, że siła oporu Fop działająca na magnes w kształcie walca, poruszający się w ustawionej pionowo szklanej rurce wypełnionej wodą jest proporcjonalna do prędkości magnesu v:

Fop = b·v

wyznacz stałą b dla magnesu i rurki znajdujących się w zestawie.

(2)

Propozycja rozwiązania zadania doświadczalnego z finału 60. Olimpiady Fizycznej.

Idea proponowanego rozwiązania opiera się na pomiarze prędkości magnesu spadającego w ustawionej pionowo rurce po tym, kiedy prędkośd ta osiągnie stałą wartośd vust, to znaczy ustali się równowaga sił działających na magnes: siły ciężkości mg, siły wyporu Fw oraz siły oporu Fop.

Zachodzi wówczas:

mg = Fw+Fop

gdzie m jest masą magnesu, g przyspieszeniem ziemskim, Fw=gVw, gdzie V oznacza objętośd magnesu, w, gęstośd wody, zaś Fop = b vust, jak w warunkach zadania.

Objętośd magnesu znajdujemy mierząc jego średnicę (lub obwód) i wysokośd papierem milimetrowym.

Do znalezienia prędkości magnesu spadającego w rurce z wodą stosujemy następującą procedurę:

1. Badamy spadek magnesu w pustej rurce (bez korków). W tym celu upuszczamy magnes, a w znanej odległości h od położenia początkowego umieszczamy cewkę podłączoną do oscyloskopu. Podczas przelatywania magnesu przez cewkę obserwujemy na oscyloskopie napięcie wywołane przez zmienne w czasie pole magnetyczne . Ścisła zależnośd tego napięcia od prędkości magnesu ma złożoną postad, ale na nasze potrzeby wystarczy, że zbadamy tylko np. maksymalne napięcie w funkcji drogi spadku swobodnego.

Prędkośd spadku v, przy zaniedbaniu oporów powietrza, wyliczamy jako v(h)=sqrt (2gh)

Przykładowe wyniki pomiarów – maksymalne napięcie (punkty) oraz wyliczoną prędkośd w spadku swobodnym (linia ciągła) – pokazano na rysunku poniżej.

(3)

2. Na podstawie tych danych możemy „wykalibrowad” naszą cewkę połączoną z oscyloskopem do pomiaru prędkości magnesu. Okazuje się, że zależnośd maksymalnego napięcia od prędkości jest w dobrym przybliżeniu liniowa, co pokazuje kolejny wykres, gdzie do zmierzonych na oscyloskopie wartości maksymalnego napięcia (punkty) dopasowano prostą (dodatkowo nakładając wiąz, by dla prędkości zero napięcie było równe zero).

3. Możemy teraz wykonad pomiary prędkości spadającego magnesu w rurce wypełnionej wodą.

Ważne jest, by zwrócid uwagę, iż nalanie wody – ośrodka niemagnetycznego – do rurki, nie modyfikuje działania cewki. Przykładowe wyniki – maksymalne indukowane napięcie jako funkcję drogi spadku magnesu – pokazano na rysunku poniżej.

Widad, że prędkośd magnesu ustala się już po przebyciu w wodzie drogi ok. 10 cm. Na podstawie kalibracji otrzymanej w punkcie 2. możemy na podstawie tych pomiarów wyznaczyd prędkośd w

(4)

stanie ustalonym vust (w naszym układzie równą 0,76 m/s), a stąd, korzystając z warunku równowagi sił, znaleźd poszukiwaną stałą b.

Cytaty

Powiązane dokumenty

Przez chwilę rozglądał się dokoła, po czym zbliżył się do cesarskiego podium i kołysząc ciało dziewczyny na wyciągniętych ramionach, podniósł oczy z wyrazem

Pismo każde opiera się na dwóch czynnikach:. na wysiłku wydawnictwa i redakcji oraz na życzliwym i ofiarnym poparciu

[r]

Należy zaznaczyć, że choć możliwe jest wyznaczenie stosunku w eksperymencie z przyciągającymi się magnesami, to jest to metoda zdecydowanie mniej dokładna, gdyż

Jak u mnie było wesele w zimie, po Trzech Królach, to sanie, były takie, dwa konie i młody woził nas.. To się prosilo, i

Ciało porusza się pionowo w dół w jednorodnym polu grawitacyjnym o natężeniu g, przy czym opór powietrza jest proporcjonalny do prędkości:.. F ~ op =

Po zbliżeniu magnesu igły obracają się w taki sposób, że każda z nich ustawiona jest pod innym kątem, ale wszystkie wskazują południowy biegun magnesu.. Po

Odpowiedzieć na pytanie Wann hast du Geburtstag?, podając swoją datę prawdziwą tym razem/ i pytanie Wie alt wirst du dieses Jahr?/Ile lat skończysz w tym roku?/.. Zrobić ćwiczenia