Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do

Khảo sát chuyển động rơi tự do
Xác định gia tốc rơi tự do
I-Mục đích
II-Cơ sở lý thuyết
III-Dụng cụ thí nghiệm
IV-Lắp ráp thí nghiệm
V-Tiến hành thí nghiệm
1-Mục đích
Đo được thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị s ~ t2 , để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định được gia tốc rơi tự do.
II-Cơ sở lý thuyết
Thả một vật ( trụ thép, viên bi…) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rÆ¡i rất nhanh theo phÆ°Æ¡ng thẳng đứng (phÆ°Æ¡ng song song với dây dọi). Trong trường hợp này ảnh hưởng của không khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động dưới tác dụng của trọng lá»±c, nên có thể coi là vật rÆ¡i tá»± do.
Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a, thì quãng đường đi được s sau khoảng thời gian t (tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động) được xác định bởi công thức:

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t2 có dạng một đường thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc tg = a/2.
III-Dụng cụ thí nghiệm
Giá đỡ thẳng đứng
Trụ bằng sắt non
Nam châm điện
Cổng quang điện E
Đồng hồ thời gian hiện số
Ke ba chiều
Khăn vải bông
1. Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thăng bằng.
2. Trụ bằng sắt non làm vật rơi tự do.
3. Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt điện để giữ và thả rơi vật.
4. Cổng quang điện E.
5. Đồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.
6. Ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi.
7. Khăn vải bông để đỡ vật rơi.



IV-lắp ráp thí nghiệm
1. Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ A của đồng hồ đo thời gian (ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về)
2. Cổng E lắp ở dưới, được nối với ổ B (Sá»­ dụng MODE đo A  B, chọn thang đo 9,999s).
3. Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T. Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng.
4. Khăn vải bông được đặt nằm dưới để đỡ vật rơi .
5. Cho nam châm hút giữ vật rơi.
6. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu so của vật.
V-Tiến hành thí nghiệm
1- Khảo sát chuyển động rơi tự do:
Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = 50 mm .
Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000.
ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E (*) .Ghi thời gian rơi t của vật vào bảng 1.
(Lặp lại phép đo trên 5 lần, ghi vào bảng 1).

Bảng 1 (bảng số liệu)
Nới lỏng vít hãm và dịch cổng quang điện E về phía dưới, cách vị trí s0 một khoảng s lần lượt bằng 200mm; 450 mm; 800 mm (ứng với mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t tương ứng vào bảng 1, lặp lại 5 lần phép đo).
Kết thúc thí nghiệm : Nhấn khoá K, tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số.


Chú ý :
Cổng E chỉ hoạt động được khi nút nhấn trên hộp công tắc nhả.
Các thao tác không chuẩn xác cho kết quả đo sai cần loại bỏ và thực hiện đo lại theo các bước như trên.
Bảng 1 (bảng số liệu)
Bảng 1 (bảng số liệu)