Дополнительное задание, страница 24 - гдз по физике 7 класс лабораторный практикум Холина, Березин

Лабораторные работы. Лабораторная работа № 5 «Исследование равномерного движения тела» - страница 24.

Условие.

► Дополнительное задание * «Измерение скорости равномерного движения тела»

Добившись равномерного движения бруска по рейке, как указано в п. 2 раздела «Ход работы», измерьте время движения бруска на участке от 10 до 40 см. Опыт повторите 5 раз. Вычислите скорость бруска в каждом случае, а затем среднее значение скорости.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, направляющая рейка с измерительной шкалой, брусок, электронный секундомер.

Решение.

Поскольку данное задание представляет собой описание лабораторной работы, для его выполнения необходимо провести реальные измерения. В качестве примера приведем возможное решение с гипотетическими результатами измерений.

Дано:

Начальная отметка, $l_1 = 10 \text{ см}$
Конечная отметка, $l_2 = 40 \text{ см}$
Количество опытов, $n = 5$
Результаты измерений времени (гипотетические):
$t_1 = 1.52 \text{ с}$
$t_2 = 1.48 \text{ с}$
$t_3 = 1.55 \text{ с}$
$t_4 = 1.50 \text{ с}$
$t_5 = 1.45 \text{ с}$

Перевод в систему СИ:
$l_1 = 10 \text{ см} = 0.1 \text{ м}$
$l_2 = 40 \text{ см} = 0.4 \text{ м}$

Найти:

Скорость в каждом опыте: $v_1, v_2, v_3, v_4, v_5$.
Среднее значение скорости: $v_{ср}$.

Решение:

Сначала вычислим путь, пройденный бруском. Этот путь одинаков для всех опытов.
$s = l_2 - l_1 = 40 \text{ см} - 10 \text{ см} = 30 \text{ см} = 0.3 \text{ м}$.

Вычислите скорость бруска в каждом случае

Скорость бруска для каждого из пяти опытов вычисляется по формуле скорости равномерного движения: $v = \frac{s}{t}$.

Опыт 1: $v_1 = \frac{s}{t_1} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.52 \text{ с}} \approx 0.197 \text{ м/с}$.
Опыт 2: $v_2 = \frac{s}{t_2} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.48 \text{ с}} \approx 0.203 \text{ м/с}$.
Опыт 3: $v_3 = \frac{s}{t_3} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.55 \text{ с}} \approx 0.194 \text{ м/с}$.
Опыт 4: $v_4 = \frac{s}{t_4} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.50 \text{ с}} = 0.200 \text{ м/с}$.
Опыт 5: $v_5 = \frac{s}{t_5} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.45 \text{ с}} \approx 0.207 \text{ м/с}$.

Ответ: Скорости бруска в каждом случае равны приблизительно $0.197 \text{ м/с}$, $0.203 \text{ м/с}$, $0.194 \text{ м/с}$, $0.200 \text{ м/с}$ и $0.207 \text{ м/с}$ соответственно.

Вычислите среднее значение скорости

Среднее значение скорости вычислим как среднее арифметическое скоростей, полученных в каждом опыте.
$v_{ср} = \frac{v_1 + v_2 + v_3 + v_4 + v_5}{n} = \frac{0.197 + 0.203 + 0.194 + 0.200 + 0.207}{5} \frac{\text{м}}{\text{с}} = \frac{1.001}{5} \frac{\text{м}}{\text{с}} \approx 0.200 \frac{\text{м}}{\text{с}}$.
Для повышения точности расчетов можно сначала найти среднее время движения, а затем вычислить среднюю скорость:
$t_{ср} = \frac{t_1 + t_2 + t_3 + t_4 + t_5}{n} = \frac{1.52 + 1.48 + 1.55 + 1.50 + 1.45}{5} \text{ с} = \frac{7.5}{5} \text{ с} = 1.50 \text{ с}$.
$v_{ср} = \frac{s}{t_{ср}} = \frac{0.3 \text{ м}}{1.50 \text{ с}} = 0.200 \frac{\text{м}}{\text{с}}$.

Ответ: Среднее значение скорости бруска составляет $0.200 \text{ м/с}$.