- •Механика
- •Прямые измерения
- •Косвенные измерения.
- •Выполнение лабораторной работы Обработка результатов прямых измерений диаметра цилиндра d.
- •Обработка результатов прямых измерений высоты цилиндра h.
- •Определим объем цилиндра V, вычислим доверительный интервал ∆V и относительную ошибку εV.
- •Лабораторная работа № 1-1 Исследование распределения результатов физических измерений.
- •Введение
- •1. Понятие о функциях распределения случайной величины
- •2. Нормальное распределение
- •Статистическое описание результатов наблюдений
- •Порядок выполнения работы и экспериментальный анализ одномерной случайной величины
- •Контрольные вопросы.
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Дополнительные задания
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Дополнительное задание.
- •Описание установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Дополнительное задание.
- •Описание установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Дополнительное задание.
- •Контрольные вопросы.
Дополнительное задание.
Исследовать зависимость скорости движения шарика в жидкости от его диаметра. Предположив степенную зависимость , определить показатель степени n.
Контрольные вопросы.
1. Вывести неравенство (6) из условия, что Re<<1 и архимедова сила пренебрежимо мала.
2. Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкость?
3. Чем обусловлено возникновение силы лобового сопротивления в вязкой жидкости при: а) малых скоростях движения шарика; б) при высоких скоростях движения шарика?
4. Почему падение шарика в жидкость сначала ускоренное, затем становится равномерным?
5. Почему верхняя метка должна быть ниже уровня жидкости, а нижняя выше дна?
Список рекомендуемой литературы
1. Стрелков С.П. Механика. § 112. М.: Наука, 1965. 528 с.
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т., I, §§ 100, 101. М.: Наука, 1979. 519с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. I, § 78. М.: Наука, 1977. 352с.
Лабораторная работа № 2–3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ И ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА МЕТОДОМ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ.
Цель работы: исследование упругих и тепловых свойств воздуха.
Оборудование: труба с подвижной стенкой на одном из концов, звуковой генератор, электронный осциллограф, термометр.
Введение.
Скорость распространения звуковых волн в среде определяется, в первую очередь, упругими свойствами этой среды. Газы обладают только объемной упругостью. Поэтому в них могут распространяться только продольные волны, в которых чередуются области сгущения и разрежения газа. Скорость звука , в общем случае, определяется выражением
(1)
где P – давление в газе; – плотность газа.
Лаплас установил, что в звуковой волне в газе колебания происходят настолько быстро, что теплообмен между областями разрежения и сгущения не имеет места, Распространение звука в газе – адиабатический процесс. Уравнение Пуассона для адиабатического процесса:
(2)
где – показатель адиабаты; Cp – теплоемкость при постоянном давлении; Cv – теплоемкость при постоянном объеме; V – объем. Если учесть, что плотность пропорциональна 1/V, то для дифференциала левой части (2) получается:
(3)
Отсюда скорость звука в газе:
(4)
Из уравнения состояния идеального газа в форме:
(5)
(где M – молярная масса газа; R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура) и соотношения (4) следует формула для показателя адиабаты:
(6)
Формула (6) используется в данной лабораторной работе для определения показателя адиабаты воздуха.
Скорость звука определяется методом стоячей волны. Стоячая волна образуется, например, при положении двух плоских гармонических волн, бегущих в противоположных направлениях по оси X:
и (7)
где h1,h2 – смещение частиц среды в первой волне и во второй волне соответственно; A0 – амплитуда колебаний; – циклическая частота; k – волновое число. Результирующая волна имеет вид:
(8)
где – длина волны звуковой.
Это стоячая волна (рис.1), которая характеризуется, как следует из формулы (8), чередующимися пучностями и узлами. В местах расположения пучностей амплитуда стоячей волны максимальна, в местах расположения узлов амплитуда стоячей волны равна нулю.
Расстояние между соседними узлами и между соседними пучностями одинаково и равно:
. (9)
Таким образом, длина звуковой волны может быть найдена по измеренным значениям . Скорость звука v, в свою очередь, можно рассчитать по формуле
, (10)
где – частота звуковой волны. Окончательно для скорости звуковой волны получается выражение
, (11)
которое и используется в данной лабораторной работе для определения скорости звука в воздухе.