- •Сборник методическИх указанИй к лабораторным работам
- •Часть I: механика и молекулярная физика
- •Исследование косого удара о наклонную плоскость
- •Теоретическая часть
- •Закон сохранения полной механической энергии
- •Неупругое соударение тел
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Упругий удар шаров
- •Теоретическое описание.
- •Оборудование: стойка с двумя грузами (шарами), повешенными на бифилярном подвесе.
- •Порядок выполнения работы
- •Список использованных источников
- •Изучение скорости пули с помощью баллистического маятника
- •Теоретическое описание
- •Закон сохранения полной механической энергии
- •Закон сохранения импульса
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Измерение скорости пули с помощью физического маятника
- •Теоретическое описание.
- •Правило правого винта.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Изучение скорости пули с помощью вращающейся платформы.
- •Теоретическое описание
- •Закон сохранения полной механической энергии
- •Закон сохранения момента импульса
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение вращательного движения
- •Т Рис.1еоретическое описание
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение моментов инерции методом колебаний
- •Т Рис.1еоретическое описание
- •1. Определение Jc – момента инерции стержня относительно оси симметрии.
- •2 Рис.3. ОпределениеJa момента инерции стержня относительно оси, перпендикулярной ему и проходящей через конец.
- •Момент инерции
- •Терема Штейнера
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Закон сохранения полной механической энергии
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний
- •Описание лабораторной установки.
- •Порядок выполнения работы
- •Краткие теоретические сведения
- •1. Момент инерции плоской прямоугольной пластины относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно ее плоскости.
- •2. Момент инерции плоской треугольной пластины относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно ее плоскости.
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента трения качения
- •Т Рис.1еоретическое описание
- •Закон сохранения полной механической энергии.
- •Закон изменения механической энергии.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Определение силы трения скольжения
- •Теоретическое описание
- •Закон сохранения полной механической энергии
- •Закон изменения механической энергии.
- •Терема Штейнера
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Изучение колебаний пружинного маятника
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Описание установки
- •Теоретическое описание Гармонические колебания.
- •Затухающие колебания.
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Определение показателя адиабаты методом Клемана и Дезорма
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения воды методом отрыва кольца
- •Оборудование. Описание установки
- •Порядок выполнения работы.
- •Теоретическое описание.
- •Контрольные вопросы.
- •Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Cтокса
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Теоретическое описание.
- •Контрольные вопросы.
- •Список использованных источников.
- •Определение длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха
- •Содержание отчета
- •Теоретическое описание.
- •Контрольные вопросы.
- •Список использованных источников.
Контрольные вопросы
1. Что такое коэффициент восстановления скорости, какова методика его определения в данной работе?
2. Записать закон движения шарика между первым и вторым соударениями с наклонной плоскостью координатным способом. Как определить расстояние xи времяtмежду этими соударениями?
3. Сформулировать закон сохранения полной механической энергии. Как он применяется в данной работе?
Список использованных источников
1. Савельев И.В. Курс общей физики. т.1. М:Наука, 1986.- гл.III, §19, 24, 25, 27
Лабораторная работа №2
Упругий удар шаров
Цель работы: ознакомиться с явлением удара на примере соударения шаров, рассчитать коэффициент восстановления энергии, проверить закон сохранения импульса.
Теоретическое описание.
О
Рис.1
(1)
После освобождения шарика без начальной скорости он будет ускоряться и в нижней точке своей траектории приобретет горизонтальную скорость , которую можно найти из закона сохранения энергии:, откуда следует
(2)
Рис.2
вертикали, то должен выполняться закон сохранения горизонтальной проекции импульса системы:
(3)
В большинстве случаев реальные удары тел не являются упругими из-за возникновения диссипативных сил внутри этих тел (внутреннее трение), поэтому кинетическая энергия системы в целом при ударе уменьшается. Коэффициентом восстановления кинетической энергии называется величина, равная:
(4)
Коэффициент восстановления энергии всегда меньше единицы:. Равенство единице означает полное сохранение энергии, что может быть только в идеальном случае отсутствия диссипативных сил в системе.
Рис.3
Используя уравнения ианалогичные уравнениям (1) и (2), выразим скорости шаров после удара:
(5)
Подставляя (2) и (5) в (4), получим выражение для расчета коэффициента восстановления энергии:
(6)
Подставляя (2) и (5) в (3), получим закон сохранения импульса в виде:
(7)
Оборудование: стойка с двумя грузами (шарами), повешенными на бифилярном подвесе.
Рабочее задание: определить коэффициент восстановления энергии тела при неупругом ударе шаров.
Порядок выполнения работы
З
Рис.5
аписать начальные положения0и0, соответствующие точкам пересечения нитей бифилярных подвесов с линией деления шкалы, когда шары неподвижны. Здесь и в дальнейшем обозначение "" относится к шару А с меньшей массойm1, а "" – к шару В с меньшей массойm2.Отклонить шар А на угол 1от 10º до 15и отпустить без начальной скорости. Произвести отсчет первого отброса обоих шаров2и2(так как сразу практически невозможно взять два отсчета, то поступают так: сначала берут отсчет для одного шара, затем производят повторный удар из того же положения шара А и берут отсчет для второго шара). Удар из данного положения производят не менее 10 раз, чтобы для каждого шара получить не менее пяти значений отбросов нитей после удара (2и2). Найти среднее <2> и <2>.
Опыт проделать для двух других значений 1. (от 20до 25, от 30до 35). Заполнить таблицу 1.
Проверить закон сохранения импульса (7). Для этого рассчитать скорости ипо формулам (2) и (5), учитывая, что,,. Расcчитать левую часть уравнения (7)
и правую часть уравнения (7)
и занести в таблицу 2. Рассчитать на сколько процентов отличаются левая и правая часть уравнения (7) по формуле:
Содержание отчета
Результаты измерений и расчетов записать в табл. 1 и 2. Вычислить коэффициент восстановления энергии по формуле (6).
Таблица 1.
1,º |
2,º |
<2>,º |
2,º |
<2>,º | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,= …,= …
Таблица 2.
1, |
2, |
2, |
Kэ | ||
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Будет ли система шаров замкнутой?
Сформулировать закон сохранения импульса системы.
Сохраняется ли импульс системы шаров после удара? Почему?
Вид удара в данной работе. Проанализируйте полученный коэффициент восстановления энергии.
Когда полная механическая энергия системы сохраняется? Равны ли кинетические энергии системы шаров до и после удара?
Может ли в некоторой системе не сохраняться механическая энергия и оставаться постоянным момент импульса?
Получить расчетные формулы скоростей шаров после удара.