- •Фгоу впо «калининградский государственный технический университет»
- •1. Введение
- •2. Сцепление и сопротивление при качении тел по твёрдым поверхностям
- •3. Уравнения динамики и энергетического баланса при качении тел по наклонным поверхностям
- •3.1. Уравнения динамики и расчёты коэффициента сопротивления качению
- •3.2. Уравнение энергетического баланса и методика определения коэффициента сопротивления качению
- •4. Порядок выполнения работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Экспериментальные задания и обработка результатов
- •4.3. Дополнительное замечание к заданию № 1
- •4.4. Измерения и обработка результатов
- •5. Вопросы для проверки (примерные)
- •6. Литература
- •Приложение классификация катящихся тел в зависимости от способа качения
4.4. Измерения и обработка результатов
4.4.1. Установить первый шарик в нижней части жёлоба так, чтобы его центр находился на расстоянии (5 – 10) мм слева от начала шкалы отсчёта. Эту точку установки не всегда удается фиксировать в опыте постоянной и по этой причине необходимо занести в таблицу 2-1 её положение в виде начальной координаты x01 центра масс первого шарика.
4.4.2. Установить второй шарик в верхней части жёлоба справа. Отметить положение центра масс шарика на шкале в виде расстояния l0 (значение l0 будет повторяться в следующих опытах, так что эту величину можно записать один раз).
4.4.3. Отпустить (без толчка) второй шарик и наблюдать за его качением и последующим столкновением с первым шариком в нижней точке спуска.
4.4.4. После столкновения первый и второй шарики начинают катиться влево, поднимаясь по жёлобу вверх, и затем останавливаются. Зафиксировать и занести в таблицу 2-1 отсчёты по шкале в виде координат x1 и x2 центров масс первого и второго шариков в моменты их остановок в верхней точке подъёма.
4.4.5. Повторить опыты 10 раз, занося результаты отсчётов по шкале в таблицу 2-1.
Таблица 2-1
х, см |
Номер опыта |
<x>, см | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | ||
x01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2-1 содержит результаты прямых измерений. Обработка этих результатов состоит в определении средних значений <x01>, <x1> и <x2>, которые следует занести в последнюю графу таблицы 2-1.
Все остальные данные получаются с помощью формул, т. е. являются результатом косвенных измерений. Погрешности измерений вычисляются по отдельному указанию преподавателя. Основные расчёты выполняются для средних значений по формулам, приведённым в разделе "Пояснение к заданию №2".
Вначале следует найти значения высот h0, h1 и h2, используя для этого данные опыта (т. е. значения l0, <x1> и <x2>) и схему установки, имеющуюся в лаборатории.
Вычислить длину пути центра масс lc при скатывании второго шарика до столкновения с первым по формуле: lc = l0 – <x02>, где <x02> = 2r – <x01> – средняя координата центра масс второго шарика в момент столкновения.
Используя уравнение энергетического баланса (21), найти величину 0. Затем вычислить значения начальных кинетических энергий Т01 и Т02 шариков после столкновения и значения высот h1* и h2* подъёма шариков по жёлобу при отсутствии потерь механической энергии.
По формулам (24) вычислить работу моментов сопротивления качению, определяющую потери энергии при качении шариков до остановки после столкновения.
Последний результат: соотношение скоростей шариков после столкновения – определяется с помощью формулы (26), куда подставляются значения высот h1 и h2, найденные в опыте.