آزمایشگاه فیزیک 1

آزمایشگاه فیزیک 1
اساتید مربوطه: دکتر سمانه مظفری، دکتر جواد بهدانی
کارشناس مربوطه:  مهندس اسلام دادگر
نوع آزمایشگاه: آموزشی

 

الف) معرفی آزمایشگاه فیزیک 1
هدف اصلی آزمایشگاه‌های فیزیک پایه، تفهیم مباحث نظری ارائه در دروس فیزیک پایه، در قالب بررسی پدیده‌های ساده فیزیکی است. در آزمایشگاه‌های آموزشی فیزیک پایه، دانشجو مطالبی که تحت عنوان قوانین ثابت شده فیزیکی آموخته است را به بوته آزمایش گذاشته و با تحقیق درستی آن‌ها، درک عمیق‌تری نسبت به مطالب پیدا می‌کند. محاسبه ثابت‌های فیزیکی، تحقیق قوانین شناخته شده و مهم‌تر از همه این‌ها، آشنایی با روش‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها، محاسبه میزان خطای آزمایش و ارائه گزارش علمی از فعالیت‌های تجربی، برجسته‌ترین اهداف آزمایشگاه فیزیک 1 است. موضوع آزمایش‌های این واحد، مفاهیم پایه مکانیک کلاسیک، خواص مواد و گرما است.

ب) تجهیزات و آزمایش‌های موجود


1.    آشنایی با وسایل اندازه‌گیری طول، زمان، جرم و حجم: در این آزمایش، دانشجو با نحوه کار وسایل اندازه‌گیری دقیق، از قبیل کولیس، ریز سنج، زمان‌سنج دیجیتال، انواع ترازوهای دیجیتال و کفه‌ای دقیق و نیز استوانه مدرج آشنا می‌شود.

 

 


 

2.    آشنایی با مفاهیم اولیه حرکت به کمک ریل هوا و تجهیزات بررسی حرکت رو خط مستقیم: در این آزمایش، دانشجو با مشاهده و مستقیم حرکت یکواخت و نیز حرکت با شتاب ثابت روی خط راست، به صورت تجربی به اندازه‌گیری سرعت و شتاب جسم پرداخته، با تجزیه و تحلیل نمودارهای مکان-زمان، سرعت-زمان و شتاب زمان آشنا می‌شود. علاوه بر این، مفاهیم برخورد، اعم از برخورد کشسان و ناکشسان در آزمایش‌های جداگانه‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 

 

3.    حرکت سقوط آزاد: در این آزمایش، دانشجو ضمن مشاهده حرکت سقوط آزاد، با اندازه‌گیری مسافت طی شده و ثبت زمان، ضمن تحقیق یکسان بودن شتاب در حرکت سقوط آزاد برای تمامی اجسام، شتاب گرانش زمین را محاسبه می‌نماید.
4.    حرکت پرتابی: در این آزمایش، دانشجو به بررسی مفاهیم حرکت پرتابی پرداخته، با ترکیب مفاهیم سینماتیک و انرژی، با یکی از روش‌های اندازه‌گیری شتاب گرانش زمین آشنا می‌شود.
5.    ماشین آتوود: یکی از ابزارهای آموزشی بسیار سودمند برای فراگیری قوانین نیوتن، ماشین آتوود است. در این آزمایش، دانشجو با بررسی قوانین اول و دوم نیوتن، با بررسی حرکت یکنواخت و شتابدار می‌پردازد.

 


 

6.    بررسی قانون هوک: در این آزمایش، دانشجو  علاوه بر آشنایی با قانون هوک به صورت مستقیم، با مفهوم حرکت تناوبی فنر ایده‌آل نیز آشنا شده، به کمک دوره تناوب این حرکت، ثابت فنرهای مختلف را محاسبه می‌نماید. یکی دیگر از اهداف این آزمایش، تحقیق روابط مربوط به ثابت فنر معادل در اتصال‌های متوالی و موازی دو فنراست.
7.    آونگ ساده: در این آزمایش، علاوه بر تحقی قانون دوم نیوتن، دانشجو با حرکت نوسانی یک آونگ ساده آشنا شده، با تعیین دوره نوسان آونگ در طول‌های محتف و به ازای جرم‌های مختلف، شتاب گرانش زمین را محاسبه می‌نماید.
8.    سطح شیبدار: در این آزمایش، دانشجو با اصطکاک در حال سکون و در حال حرکت آشنا شده، به کمک سطوح شیبدار با جنس‌های متفاوت و نیز با تغییر جرم جسم در حال حرکت، عوامل موثر بر ضریب اصطکاک را بررسی نموده، در هر حالت، با تجزیه و تحلیل داده‌های تجربی، ضریب اصطکاک را محاسبه می‌نماید.

 


 

9.    ممان اینرسی: در این آزمایش، دانشجو با مفهوم گشتاور ماند آشنا شده، ممان اینرسی چند شیء منتظم را اندازه‌گیری نموده و در نهایت، به تحقیق قضیه محورهای موازی برای محاسبه گشتاور ماند می‌پردازد.
10.    آزمایش کشش سطحی: در این آزمایش، دانشجو کشش سطحی مایعات مختلف را در شرایط مختلف و با تیغه‌های متفاوت مورد بررسی قرار داده، با عوامل موثر بر کشش سطحی مایعات آشنا می‌شود.
11.    تحقیق اصل ارشمیدس: در این آزمایش، دانشجو با اندازه‌گیری نیروی وارد از طرف مایع بر اجسام غوطه‌ور در خود،  نیروی ارشمیدسی را اندازه گرفته و عوامل موثر بر میزان این نیرو را کشف می‌کند.

 

 
12.    گرماسنجی: در این آزمایش، روش محاسبه ظرفیت گرمایی کالری‌متر، گرمای ویژه مایعات، گرمای ویژه اجسام جامد و گرمای نهان ویژه ذوب یخ مورد بررسی قرار می‌گیرد.
13.    سرمایش نیوتن: دانشجو بر بررسی فرآیند سرد شدن آب در حال جوش و نیز گلیسیرین در حال جوش، تا دمای اتاق، ضمن تحقیق قانون سرمایش نیوتن، روشی برای محاسبه گرمای ویژه یک ماده مجهول پیدا می‌کند.
14.    قانون عمومی گازها: در این آزمایش، دانشجو با مشاهده عوامل موثر بر حالت یک گاز، با قانون گازهای کامل آشنایی پیدا می‌کند.