Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.
Оценка погрешностей в данной задаче не требуется!
Во время теоретического тура вы рассчитывали параметры струи, вытекающей из маленького отверстия в боковой стенке бутылки. Сегодня вам предстоит проверить, насколько верны результаты теоретического описания.
1.1 Измерьте зависимость уровня воды в бутылке от времени
Для измерений используйте участок бутылки, на котором стенки гладкие (или слабо гофрированные) – достаточно провести измерения в интервале высот
Для проведения измерений удобно использовать память этапов секундомера, фиксируя моменты времени, когда уровень воды изменяется на определенную величину (например, на
Вспомните теоретическую задачу:
Если для скорости струи из отверстия справедлива формула Торричелли
То зависимость высоты уровня воды от времени может быть описана функцией:
Отмерь высоту уровня воды от отверстия и зафиксируй моменты времени при изменении уровня на удобный шаг (например, 1 см). Нарисуй чертёж положения бутылки, отметив нулевую отметку у отверстия.
Используй метод этапов (память этапов секундомера): фиксируй время для каждой ступени изменения высоты и заноси пары
- Выбери начальную отметку времени
(например, при первом измерении) и запиши соответствующую высоту от отверстия. - Для каждой последующей ступени зафиксируй время и высоту (через равные приращения
, например по 1 см). - Собери все пары
в таблицу и перенеси их на график. - Построй график зависимости
по полученным данным и вырази визуально характер зависимости (линейная, квадратичная и т.п.) из экспериментальной таблицы.
При вытекании уровень воды в бутылке изменялся от
Таблица 1.
| Номер этапа | Время | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| мин | сек | ||||||
| 0 | 0 | 0 | 9,5 | 3,08 | |||
| 1 | 21,03 | 21,03 | 8,5 | 2,92 | |||
| 2 | 43,93 | 43,93 | 7,5 | 2,74 | |||
| 3 | 1 | 4,24 | 64,24 | 6,5 | 2,55 | ||
| 4 | 1 | 33,07 | 93,07 | 5,5 | 2,35 | ||
| 5 | 2 | 0,16 | 120,16 | 4,5 | 2,12 | ||
| 6 | 2 | 32,42 | 152,42 | 3,5 | 1,87 | ||
| 7 | 3 | 21,35 | 201,35 | 2,5 | 1,58 |
График зависимости высоты уровня воды от времени показан на рисунке.
1.2 Используя полученные экспериментальные данные, покажите, что функция (1) правильно описывает закон изменения уровня воды в бутылке. Для этого постройте график в таких координатах, чтобы получить линейную зависимость. Постройте график этой линеаризованной зависимости, определите численные значения параметров этой зависимости.
Если приведенная формула правильно описывает зависимость
На следующем рисунке показана эта линеаризованная зависимость.
Как следует из графика, полученная зависимость действительно является линейной. Что подтверждает применимость формулы (1). Незначительно от линейной зависимости отклоняется только последняя точка.
1.3 Укажите физический смысл параметров
Из вида функции
Коэффициент наклона
Величина сдвига
По этим данным можно найти требуемые физические параметры закона движения:
время вытекания
. ускорение
.
2.1 Измерьте и укажите, на какой высоте вы измеряли длину струи. Укажите, в каком диапазоне высот уровня воды в бутылке вы проводили измерения.
Измерения длины струи проводились на высоте
2.2 Измерьте зависимость длины струи от времени. Постройте график полученной зависимости.
Результаты измерения зависимости длины струи от времени приведены в Таблице 2. Измерения проводились по прежней методике: засекались в памяти этапов времена, когда длина струи уменьшалась на
Таблица 2.
| 149,0 | 5,0 |
| 134,0 | 5,5 |
| 120,0 | 6,0 |
| 101,0 | 6,5 |
| 84,0 | 7,0 |
| 69,0 | 7,5 |
| 51,0 | 8,0 |
| 39,0 | 8,5 |
| 30,0 | 9,0 |
| 14,0 | 9,5 |
2.3 Предложите функцию, описывающие ваши экспериментальные данные (зависимость длины струи от времени
Полученные данные свидетельствуют, что зависимость длины струи от времени линейна и может быть описана функцией
Параметры этой зависимости могут быть определены по графику
Начальная длина струи
Скорость изменения длины
2.4 Качественно объясните вид зависимости длины струи от времени. (Оценка численных параметров в данном пункте не требуется – вы должны объяснить только вид зависимости).
Линейная зависимость длины струи от времени легко объяснима:
- высота падения струи постоянная, поэтому время движения постоянно;
- поэтому длина струи пропорциональна начальной скорости струи;
- в соответствии с формулой Торричелли начальная скорость пропорциональна корню из высоты;
- как показано в первой части этой задачи корень из высоты линейно зависит от времени, Поэтому и длина струи линейно убывает со временем.
Похожие задачи
Формула Торричелли
Оборудование: бутылка пластиковая
Размер капли
Приборы и оборудование: Линейка с прикрепленной трубкой, и вставленной иглой от шприца, шприц одноразовый, секундомер с памятью этапов, стакан …
У Р Б П ≈3/5 Э2
Струя из бутылки
Приборы и оборудование: бутылка с водой, капельница одноразовая, штатив с лапками, секундомер, мензурка, линейка 40 см, стакан, пластиковый желоб. …
У Р Б П ≈3/5 Э2
Экспериментальная задача 9-2
Стержень, подвешенный горизонтально на двух длинных нитях, можно закрутить, после чего он начнет расскручиваться. Ваша задача исследовать динамику …
У Р Б П ≈3/5 Э1
Ускоренное движение
Приборы и оборудование: установка для фиксации времен; штатив с лапкой, линейка, два шарика, металлический цилиндр.
В вашем распоряжении имеется …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Докатились?!
Оборудование: бутылка пластиковая круглая
В данной задаче Вам …
У Р Б П ≈4/5