a) Mục đích thí nghiệm
Kiểm nghiệm biểu thức tính độ lớn của lực hƣớng cần thiết để một vật có khối lƣợng m chuyển động tròn đều trên trên quỹ đạo có bán kính r với tốc độ dài v (tốc độ góc ω) Fht = mω2r
r 2
mv trong ba trƣờng hợp: + Khi m, ω không đổi thì Fht ~ r.
+ Khi ω, r không đổi thì Fht ~ m. + Khi m, r không đổi thì Fht ~ ω2.
b) Dụng cụ và cách bố trí thí nghiệm
Hình 2.24. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu chuyển động tròn
(1) Máng nhôm.
(2) Xe lăn trên máng nhôm
(3) Cảm biến lực: Đo lực hƣớng tâm thông qua một sợi dây không giãn
(4) Cảm biến cổng quang: Xác định nửa chu kì của chuyển động quay, từ đó tính ra tần số góc
(5) Giá thí nghiệm gồm: trụ thép có hai vòng bi, khớp nối, trục quay, ròng rọc, đế có vít sẵn để gá cảm biến cổng quang. (1 ) (3 ) (5 ) (4 ) (6 ) (7 ) (2 )
(6) Bộ xử lí tín hiệu DAS
(7) Máy tính có cài đặt phần mềm xử lí dữ liệu
Bố trí thí nghiệm:
- Cố định hai cảm biến lên giá thí nghiệm.
- Các cảm biến đƣợc nối với bộ DAS và bộ DAS kết nối với máy vi tính, bật nút Power để khởi động. Chú ý cảm biến cổng quang vẫn phải nối hai cổng mặc dù chỉ dùng một cổng.
- Cố định cảm biến lực để đƣợc bán kính chuyển động r của xe không đổi, đặt gia trọng lên xe để xe có khối lƣợng nhất định.
- Đặt vật lên máng cân bằng với xe để máng ở trạng thái cân bằng.
- Điều chỉnh sao cho phƣơng dây treo xe thông qua ròng rọc và cảm biến theo phƣơng thẳng đứng.
- Để cảm biến lực về chế độ O.
- Cảm biến cổng quang để ở chế độ I – U.
c) Tiến hành thí nghiệm
- Bật núm Power khởi động bộ DAS.
- Mở phần mềm chạy thí nghiệm, kích vào biểu tƣợng để mở mẫu giao diện thí nghiệm, chọn bài bài “Lực hƣớng tâm”,
- Nhận cảm biến.
- Dùng tay quay máng cho vật chuyển động tròn đều, đồng thời bật ON để thu thập số liệu; khi không muốn lấy giữ liệu nữa nhấn nút Off để kết thúc quá trình.
- Cho hiển thị dữ liệu thí nghiệm. - Giữ nguyên m, thay đổi r.
- Hiển thị đồ thị F ~ ω2, so sánh hệ số tỉ lệ, kết luận F ~ r.
- Tƣơng tự, giữ nguyên r, thay đổi m, hiển thị đồ thị F ~ ω2, so sánh hệ số tỉ lệ, kết luận F ~ m.
- Khi m, r không đổi, lấy dữ liệu, vẽ đồ thị F ~ ω2, rút ra đƣợc hệ số tỉ lệ, so sánh với tích m.r, kết luận về tính đúng đắn của công thức lực hƣớng tâm.
d) Kết quả thí nghiệm
Hình 2.26. Đồ thị F ~ ω
Hình 2.27. Đồ thị F ~ ω2