Ćwiczenie nr 7.

Temat: Badanie ruchu w układzie wirującym.

Zadanie: Wyznaczenie prędkości początkowej kulki wybiegającej ze środka wirującej tarczy.

Literatura:

1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej (np.: A. K. Wróblerwski, J. A. Zakrzewski - Wstęp do fizyki, t.1).

2. H. Szydłowski - Pracownia fizyczna.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Ruch względny punktu materialnego w przybliżeniu nierelatywistycznym. Transformacja wektorów przyspieszenia
   i
   punktu materialnego względem układów U i U' poruszających się względem siebie ruchem obrotowym. Siły bezwładności: Coriolisa i odśrodkowa.

2. Opis ruchu kulki na wirującej tarczy przez obserwatora związanego z tarczą oraz z układem nieruchomym.

Przebieg ćwiczenia:

1. Zmierzyć średnicę tarcz metalowych.

2. Wyciąć z papieru koła o średnicach równych średnicom tarcz. Przymocować koła papierowe. do tarcz metalowych przy pomocy taśmy klejącej. Zaznaczyć środek tarczy.

3. Zamocować tarczę metalową na talerzu gramofonu. Ustawić równię tak, aby końcowa część prowadnicy znajdowała się możliwie blisko środka tarczy.

4. Włączyć silnik gramofonu. Określić prędkość kątową tarczy mierząc stoperem czas kilkudziesięciu obrotów.

5. Zanurzyć kulkę metalową w tuszu i ustawić w górnym punkcie prowadnicy na równi pochyłej. Kulka spadając na wirującą tarczę pozostawi na papierze ślad toru.

6. Wyłączyć silnik gramofonu. Zdjąć tarczę i odkleić papier. Na papierze wyprowadzić z punktu początkowego (środek tarczy) styczną do toru oraz linię łączącą środek tarczy z punktem przecięcia z obrzeżem tarczy. Określić kąt α o który obróci się tarcza w czasie gdy znajduje się na niej kulka metalowa.

7. Mając dany pomiar tarczy, jej prędkość kątową, oraz kąt α w (radianach) ze wzoru na przyspieszenie Coriolisa określić prędkość kulki wybiegającej ze środka tarczy.

8. Pomiar powtórzyć dla różnych prędkości talerza gramofonu i dla tarcz o różnych promieniach. Kulka metalowa musi być spuszczona z tego samego punktu równi, a prowadnica każdorazowo wyczyszczona ze schnącego tuszu.

9. Znaleźć prędkość średnią kulki i określić błąd pomiaru.

UWAGA: Koła papierowe ze śladem toru kulki należy dołączyć do sprawozdania.

Przyrządy: gramofon, tarcze metalowe, regulowana prowadnica kulek, kulka metalowa, tusz, karton, sekundomierz. .

---