دانلود گزارش آزمایشگاه فیزیک

نام آزمایش: ماشین آتوود
(بررسی قانون اول و دوم نیوتون)
مقدمه نظری:
ماشین آتوود دستگاهی است که برای مطالعه قوانین نیوتون مورد استفاده قرار می گیرد.
قانون اول نیوتون:
برای آنکه جسمی ساکن بماند یا با سرعت یکنواخت به سرعت خود ادامه دهد باید مجموع برداری نیروهای موثر بر آن صفر باشد.
قانون دوم نیوتون:
نیرویی که به یک جسم وارد می شود با حاصل ضرب جرم جسم و شتابی که این نیرو به آن جسم می دهد برابر می باشد. (I) شتاب ایده آل
با توجه به دانسته های قبلی می دانیم که در عمل همیشه مقداری اصطکاک بین نخ و قرقره وجود دارد و عوامل دیگری هم در حرکت جسم تاثیر گذارند و باعث می شوند مقدار شتاب ایده آل و شتابی که در عمل به دست خواهد آمد متفاوت باشد.
برای محاسبه شتاب عملی؛ و با در نظر گرفتن شتاب ثابت برای جسم می توانیم حرکت جسم را شتاب دار از نوع ثابت در نظر بگیریم و داریم:X = 1\2 at2¬¬¬¬ + V0t و چون جسم از حالت سکون رها می شود پس خواهیم داشت: a = 2x\t2 (II) شتاب عملی
روش کار:
1: در شروع کار دو جرم مساوی را در دو طرف دستگاه انتخاب کردیم M = 80 gr و بعد از آن در یک طرف دستگاه جرم را به اندازه m = 10 gr افزایش دادیم.
2: مقدار شتاب ایده آل جسم را با کمک مقادیر m و M و g=980 cm\s از رابطه (I) بدست می آوریم:\ 160+10 = 57.67 aI = (10*980)
3: سپس دستگاه را آماده کردیم و فاصله نقطه شروع حرکت (درجه صفر دستگاه) تا محل برخورد جسم را برابر 80 و 90 و 100 و 120 سانتی متر گرفتیم.
4: باکمک کرونومتردیجیتالی زمان رابرای هر فاصله سه بار اندازه گرفتیم و میانگین آنها را بدست آوردیم (tm)
5: باکمک رابطه (II) مقدار شتاب عملی جسم را نیز بدست آوردیم و در آخر جدول زیر را تنظیم نمودیم:
X طول t1 (s) t2 (s) t3 (s) میانگین tm a عملی میانگین am ∆a
f
80cm 2.009 1.97 2.056 2.01 39.6 40.1775 0.287 57.7 2979.825
90 cm 2.092 2.014 2.006 2.04 43.25 0.2827
100 cm 2.253 2.2 2.225 2.226 40.36 0.238
120 cm 2.54 2.55 2.50 2.53 37.5 0.1859
با توجه به مقادیر بدست آمده برای شتاب در جدول فوق می توان نتیجه گیری کرد که به علت وجود نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره و عوامل دیگر میانگین شتاب عملی کوچکتر از شتاب ایده آل می باشد، در صورت وجود نیروی اصطکاک مقادیر کشش نخ در دو طرف قرقره یکسان نشد و اختلاف بین این مقادیر همان نیروی اصطکاک می باشد که می توان آن را به صورت زیر محاسبه نمود:
(M+m) g _ T2 = (M+m) am T2 = (M+m) (g_am)
T1_Mg = M am T1 = M (g + am)
نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره f = T2 _ T1
T2=(80+10)(981-40.1775) = 84674.025
T1=81694.2 , f= 2979.825
برای محاسبه مقدار a∆ ، برای هر یک از طول ها از رابطه زیر استفاده کردیم:

که در آن x ∆ دقت اندازه گیری فاصله در ماشین آتوود و t ∆ دقت اندازه گیری کرونومتر می باشد.




نام آزمایش: گرماسنجی 1
(محاسبه ظرفیت گرمایی گرماسنج)
مقدمه نظری:
گرما انرژی منطقه از یک دستگاه به دستگاه دیگر است که از اختلاف دمای بین دو دستگاه تشخیص داده می شود و ظرفیت گرمایی جرم معینی از جسم برابر است با مقدار گرمایی که باید به جسم افزود تا دمای آن یک درجه سانتی گراد بالا رود. ظرفیت گرمایی را با A نشان می دهند و واحدهای آن ċ\cal و ċ\j می باشند.
در آزمایش هایی که با گرماسنج سروکار دارند معمولا مقداری از گرما بوسیله اجزای خود گرماسنج جذب میشود و در آنها ذخیره می گردد که باید آنرا در محاسبات وارد نمود. این مقدار گرما مربوط به حرارت ظرف، همزن و دماسنج و ... میباشد.
رابطه ظرفیت گرمایی: A=mi ci مجموع = m1 c1 + m2 c2 +
در این رابطه، mi جرم اجسام موجود در در گرماسنج و ci گرمای ویژه مربوط به آنهاست.
باکمک تبادل گرمایی که بین اجسام صورت میگیرد وبااستفاده ازاین اصل درتبادل گرمایی، مقدار انرژی گرمایی گرفته شده توسط جسم سرد دقیقا برابر مقدار گرمایی است که جسم گرم از دست میدهد، میتوان ظرفیت گرمایی یک جسم را محاسبه نمود یعنی داریم:
انرژی گرمایی = Q = mC T
گرمای از دست رفته Q1 = Q2 گرمای گرفته شده
m 1 C1 T1 = m2 C2 T2 + …

روش کار:
1: در شروع کار گرماسنج را خشک کردیم و سپس گرماسنج را همراه با درب آن وزن کردیم و آنرا در دفتر یادداشت کردیم؛ 262 gr = m1
2: سپس مقدار 100 سانتی متر مکعب آب را در بشر ریخته و آن را به داخل گرماسنج ریختیم و دوباره وزن گرماسنج را بعلاوه ی آب سرد اندازه گیری کردیم که داریم:
362 gr = m2
3: سپس با فرمول M=m2 – m1 وزن آب سرد رابه دست آوردیم:
M=362 – 262 = 100 gr
و در این حالت دمای آب سرد نیز برابر بود با T1 = 25 *c
4: بعد از آن دوباره داخل بشر 100 سانتی متر مکعب آب ریختیم و آن را روی سه پایه قرار دادیم و به کمک شعله گاز که منبع گرمای ما محسوب می شد دمای آن را به T3 = 74ċ رساندیم و در دفتر کارمان یادداشت کردیم.
5: سپس بلافاصله آب را داخل گرماسنج ریختیم و درب آنرا نیز بستیم و با کمک همزن آب سرد و آب گرم را مخلوط کردیم و این کار را تا زمانی ادامه دادیم تا آب به حالت تعادل رسید و دراین لحظه دمای تعادل رابادماسنج اندازه گیری کردیم وبرابر بود با : T2 = 45ċ
6: برای سومین بار گرماسنج را همراه باآب گرم بعلاوه آب سرد وزن کردیم که داریم:m3= 450gr
و از رابطه ی m = m3 – m2 وزن آب گرم را محاسبه نمودیم: m = 88 gr
7: در آخر کار نیز با فرمول زیر، ظرفیت گرمایی A را به دست آوردیم:
که در آن C = 1cal\gċ
mC(T3 – T2) = (MC + A).(T2 - T1)
A = (88*1*(74 - 45) – 100*1*(45 - 25))\(45 - 25) = 27.6
شایان ذکر است که هر سه نفر اعضای گروه در تمامی مراحل کار همکاری لازم را باهم داشتند و در پایان کار با توجه به نتایج به دست آمده این گزارش نوشته شد که در آن ظرفیت گرمایی گرماسنج (A) برابر شد با : 27.6