Лабораторная работа № 3 «Измерение скорости пути и времени равномерного прямолинейного движения тела». Цель работы: изучить зависимость пройденного расстояния от времени в случае равномерного прямолинейного движения и определить скорость движения. Оборудование и материалы: универсальный штатив с лапкой, наклонная плоскость (или желоб), металлический шарик диаметром 1–2 см, секундомер, деревянный брусок, измерительная лента или рулетка. Ход работы: 1. Проверьте горизонтальность поверхности стола. Положите шарик в произвольную точку стола; он не должен катиться. Если поверхность не горизонтальная, выровняйте её, подложив под ножки сложенные кусочки бумаги. 2. Соберите установку согласно рисунку. Наклон желоба подберите так, чтобы шарик катился по горизонтальной плоскости стола не менее 2 с. При этом переходить с наклонной на горизонтальную поверхность шарик должен практически без удара. 3. В каждом опыте шарик необходимо располагать в одном и том же месте желоба и отпускать аккуратно (без удара или толчка) для достижения постоянной скорости движения на горизонтальной поверхности. Для тренировки этот пункт рекомендуется повторить несколько раз. 4. Для фиксации расстояния, пройденного шариком по горизонтальной поверхности, воспользуйтесь деревянным бруском, расположив его в нулевом эксперименте на расстоянии 5–10 см от начала горизонтального участка движения шарика (на рисунке обозначено x₀). При этом передняя поверхность бруска должна быть перпендикулярна направлению движения шарика. Запишите значение x₀ в тетрадь и в таблицу 1. Таблица 1. Начальные значения: x₀, см; t₀, с. 5. С помощью секундомера определите время от начала скатывания шарика до момента удара о брусок, обозначив его t₀. Запишите полученное значение в таблицу 1. 6. Перемещая брусок от нижней точки желоба вдоль направления движения шарика (на рисунке положения бруска обозначены x₁, x₂ и т. д.), проведите ряд экспериментов по определению времени сталкивания шарика до момента удара о брусок. Результаты измерений занесите в таблицу 2. Таблица 2. Результаты эксперимента и вычислений: № опыта; xᵢ, см; tᵢ, с; xᵢ − x₀, см; tᵢ − t₀, с; vᵢ, см/с; vизм, см/с. 7. Рассчитайте расстояния между положениями бруска и его начальным положением (пройденный путь), время движения шарика между этими положениями и скорость движения на этих участках: vᵢ = (xᵢ − x₀)/(tᵢ − t₀). 8. Рассчитайте среднее значение скорости vизм = (v₁ + v₂ + … + vₙ)/n, где n — количество опытов. 9. Оцените абсолютную и относительную погрешности эксперимента: Δvизм = (|vизм − v₁| + |vизм − v₂| + |vизм − v₃| + |vизм − v₄| + |vизм − v₅|)/5; εᵥ = (Δvизм/vизм)·100%. Для пяти опытов абсолютная погрешность рассчитывается по приведённой формуле. 10. Запишите итоговый результат в виде v = vизм ± Δvизм. 11. Анализируя полученные значения скоростей, сделайте вывод о характере движения шарика по горизонтальной поверхности стола. Дополнительное задание: Постройте график зависимости координаты тела от времени x(t). По построенной зависимости сделайте вывод о характере движения. Определите скорость движения шарика по горизонтальной поверхности.

Для заполнения таблиц, вычисления скорости и построения графика нужны измеренные вами значения координат и времени. На фотографии таблицы пусты, поэтому численные результаты, погрешность и график по эксперименту определить нельзя.

Алгоритм обработки результатов:

1. Запишите исходные значения x₀ и t₀ в таблицу 1.
2. Для каждого опыта вычислите путь и время движения: Δxᵢ = xᵢ − x₀, Δtᵢ = tᵢ − t₀.
3. Вычислите скорость на каждом участке: vᵢ = Δxᵢ/Δtᵢ. Если расстояние дано в сантиметрах, скорость получится в см/с.
4. Для пяти опытов найдите среднюю скорость: vизм = (v₁ + v₂ + v₃ + v₄ + v₅)/5.
5. Вычислите абсолютную погрешность по формуле из задания, затем относительную: εᵥ = (Δvизм/vизм)·100%.
6. Запишите итог: v = vизм ± Δvизм. По графику x(t) равномерному движению соответствует прямая линия; её наклон показывает скорость.

Пришлите заполненные значения x₀, t₀ и xᵢ, tᵢ для опытов, чтобы можно было заполнить таблицы, рассчитать результат и построить график.