Принцип работы экспериментальной установки

Принцип работы установки состоит в том, что когда на концах нити висят грузы одинаковой массы, система находится в положении безразличного равновесия. Если на один из грузов положить перегрузок массой m (рис. 9.2) система выходит из равновесия и начинает двигаться равноускоренно. В комплект добавочных грузов входит несколько перегрузков, что позволяет исследовать движение с разными ускорениями. На каждый груз действуют две силы – сила тяжести и натяжение нити, под действием которых грузы движутся. Предполагая, что нити и блок невесомы, нить нерастяжима, а сила трения мала, получим, что ускорения обоих грузов будут одинаковы по величине и противоположны по направлению, а натяжение нити одинаковы справа и слева. На основании второго закона Ньютона можно записать для груза с перегрузком:

(9.1)

где М – масса груза, m – масса перегрузка, а – ускорение грузов, g – ускорение свободного падения, Т – сила натяжения нити. Для груза без перегрузка:

(9.2)

Используя эти уравнения, получим значение ускорения движения грузов:

. (9.3)

Ускорение при таком движении можно найти экспериментально на основании закона кинематики поступательного движения:

, (9.4)

где S – путь, пройденный грузами; t – время движения грузов. Определяя пройденный грузом путь и время движения, найдем значение ускорения, с которым данный груз перемещается:

. (9.5)