Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила

Необходимо проследить за какими-нибудь опытами по ускоренному движению и проделать их самим. Эти опыты не только заставят вас почувствовать, что экспериментальная база науки более реальна, чем это казалось раньше, но позволят вам с большим доверием отнестись к огромному множеству накопленных наукой экспериментальных доказательств. Галилей по существу лишь высказал мудрые предположения, другие исследователи дополнили их тщательными измерениями, и вам следует проделать кое-какие измерения и высказать свои взгляды.

Опыт 1. Возьмем небольшую тележку, пустим ее вниз по длинной установленной наклонно доске и измерим ускоренно тележки. Измерять скорости в лекционном опыте — задача не простая, но, чтобы показать, как определяется ускорение, достаточно приближенной оценки. Мы измеряем скорость тележки в каком-либо пункте А, в начале движения тележки, а затем еще раз — в пункте В, расположенном несколько ниже. Разность между этими скоростями дает нам приращение скорости Δv. Промежуток временя Δt, в течение которого скорость возрастает на указанную величину, представляет собой время, за которое тележка перемещается из А в B. Тогда ускорение равно Δv/Δt.

Чтобы измерить Δt, укрепим на тележке тонкий стержень М и измерим с помощью секундомера время, за которое М перемещается от А до В.

Чтобы оценить скорость тележки в точке A, мы должны зафиксировать промежуток времени, в течение которого тележка проходит короткий путь в окрестности точки А. Мы могли бы установить в этом месте короткую доску, середина которой совпадала бы с точкой А, как на фиг. 6, и измерить время, за которое стержень переместится на длину доски.

Фиг. 6.Демонстрационный опыт.

Однако при измерении коротких промежутков времени ошибки оказываются слишком большими, поэтому лучше установить доску на движущейся тележке и измерять время ее прохождения мимо точки А с помощью фотоэлемента. На фиг. 7 показана удачная схема эксперимента.

Фиг. 7.Схема опыта, в котором с помощью двух фотоэлементов и трех электрических часов измеряется ускорение тележки при движении по наклонной плоскости.

_{Электрическая схема включения часов и фотоэлемента для пункта А такая же, как для пункта В. Часы С для измерения продолжительности движении тележки не показаны; ими управляет сам экспериментатор.}