Республиканская олимпиада по физике 2013, 9 класс, экспериментальный тур

Жүктеу (15 ұпай)

Құралдар мен жабдықтар: Штатив, 40 см ағаш сызғыш, жүктер жиынтығы $6\times 100$ г, жіп, қосымша сынама жүк.
Тапсырма: Сызғышты тең қабырғалы үшбұрыш жасайтындай етіп жуықтап, екі жіппен штатив қалақшаларына іліңіз. Бекіту нүктесінде қосымша сынама жүктің жібін бекітіңіз. Сызғыш ұштарына жүктерді ілуге болатындай етіп жіптен ілмек жасаңыз. Ілмектерге жүктердің әртүрлі саны ілінетін болса, онда сызғыш горизонталь күйінен ауытқиды. Ауытқу параметрі ретінде $x$ (сантиметрмен өлшенген) шамасы қолданылады — сызғыш шетінен қосымша сынама жүктің жібімен қиылысатын нүктеге дейінгі арақашықтық (сызғыштың бойымен өлшенді). Сызғыш ұзындығын $L$ белгілеп, ілінген жүктер массаларын — $m_1$ және $m_2$. Шатастырмауды өтінеміз: $x$ шамасы $m_1$ жүктің іліну нүктесінен бастап есептеледі.

1 Бөлім. Теориялық. Бұл бөлімде сызғыш массасын ескермеуге болады.
1.1. $x$ параметрінің жүктер массаларының $K=m_1/m_2$ қатынасынан тәуелділігін табыңыз (яғни формуланы қорытып шығарыңыз). Бұл тәуелділіктің схема түріндегі графигін тұрғызыңыз. Бұл графикті дәптерге тұрғызыңыз - миллиметровканы тәжірибелік тәуелділіктің графиктерін тұрғызуға қолданыңыз. Егер 1.1 тапсырманы дұрыс орындаған болсаңыз, онда алынған тәуелділіктің бейсызық екендігіне көз жеткіземіз, сондықтан да ол тәжірибелік деректерді талдауға қолдануға ыңғайсыз.
1.2. Өлшенетін $x$ шамасынан тәуелді, $K=m_1/m_2$ массалар қатынасынан тәуелділігі сызықты болатын қандай-да бір $Z(x)$ функциясын ұсыныңыз. Осы $Z(K)$ тәуелділікті алыңыз.
Бұл $Z(x)$ функциясын қарапайым болатындай дәлдеп алуға тырысыңыз — Сіздерге оны есептеу керек болады!
2 Бөлім. Тәжірибелік.
Сізге 6 бірдей жүк берілген, олардан әртүрлі комбинациялар құруға болады, яни $K=m_1/m_2$ параметрінің әртүрлі мәндерін алуға болады.
2.1. $m_1$ және $m_2$ әртүрлі мәндері үшін $x$ шамасын өлшеңіз.
Бұл комбинациялардың неғұрлым көп болуына қол жеткізіңіз. $m=0$ — бұл да барлық мүмкін комбинациялардың бірі екендігін ескертеміз! Төменде келтірілген $1$-кестеге ілінген $m_1$ және $m_2$ жүктердің мәндерін, олардың $K=m_1/m_2$ қатынасын, өлшенген $x$ шамасын, сіз ұсынып отырған $Z_{\text{эксп}}$ функциясын, 1.2 пунктте алынған формула бойынша есептелген осы функцияның $Z_{\text{теор}}$ теориялық мәнін келтіріңіз.

2.2. $K=m_1/m_2$ массалар қатынасынан тәуелді $Z_{\text{эксп}}$ экспериментальдық тәуелділіктің графигін тұрғызыңыз. Осы бланкте $Z_{\text{теор}}(K)$ теориялық тәуелділіктің графигін тұрғызыңыз.
2.3. $Z$ шамасының теориялық және экспериментальдық мәндерінің ауытқуының негізгі себептерін келтіріңіз.
2.4. Алынған мәндерді қолдана отырып сызғыштың массасын бағалаңыз.