- •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.
Порядок выполнения работы
1. Массы диска, ловушки, пули указаны в описании или на самих телах.
2. Установить ловушки симметрично на произвольном расстоянии от оси вращения диска, закрепить их (отверстием в сторону пистолета).
3. Толкнуть диск рукой и пустить секундомер. Зафиксировать угол и время поворотаtдиска. Опыт проделать 9 раз, определитьiиti. Найти средние значения <> и <t>.
i, |
ti, с |
|
|
4. Зарядить пистолет, повернуть его так, чтобы при выстреле пуля попала в ловушку в направлении по касательной к траектории движения ловушки.
5. Произвести выстрел. Определить угол поворота диска. Опыт повторить 9 раз, определяя каждый разi, затем определить.
6. Определить момент инерции диска с ловушками по формуле
,
где m∂– масса диска,r∂– радиус диска,mл– масса ловушки,l– расстояние до центра вращения.
m, кг |
m∂, кг |
mл, кг |
r∂, м |
l, м |
J, кг·м2 |
|
|
|
|
|
|
7. Определить угловое ускорение по формуле (3), подставляя = <>, скорость пули по формуле (4), подставляя= <>.
<>, рад |
<>, рад |
ε, рад/с2 |
V, м/с |
|
|
|
|
Содержание отчета
Результаты измерений и расчетов представить в виде таблиц 1 – 3.
Контрольные вопросы
1. Когда момент импульса системы сохраняется?
2. Записать в векторной форме до и после удара момент импульса системы в данной работе, определить его модуль и направление.
3. Сохраняется ли момент импульса системы в данной работе при вращении ее после удара? Почему?
4. Вид удара в данной работе.
5. Когда полная механическая энергия системы сохраняется? Может ли в некоторой системе не сохраняться механическая энергия и оставаться постоянным момент импульса?
6. Получить расчетную формулу скорости пули.
1.Савельев И.В. Курс общей физики. т.1. М:Наука, 1986.- гл.III, §24, с.27-29;
Лабораторная работа №4
Изучение вращательного движения
Цель работы: изучить зависимость углового ускорения тела, вращающегося относительно неподвижной оси, от результирующего момента действующих на него сил.
Т Рис.1еоретическое описание
Эксперимент проводится на маятнике Обербека, который устроен следующим образом (рис.1). На неподвижную горизонтальную ось надет шкив радиусом r. Со шкивом жестко скреплена крестовина. На стержнях крестовины находятся грузы массойm1. Грузы можно смещать вдоль стержней, изменяя при этом момент инерцииJмаятника. На шкив наматывается шнур с грузом массойm. При опускании груза маятник вращается вокруг неподвижной горизонтальной осиz. Измерив высотуhи времяt, в течение которого груз из состояния покоя опустился наh, можно найти модуль постоянного ускорения из закона движения
.
При выбранной оси y, направленной вниз,
, ,,поэтому
(1)
Если нить нерастяжима, то любая точка поверхности шкива имеет тангенциальное ускорение, модуль которого равен модулю ускорения груза, т.е. . Так как, то с учетом (1) имеем(2)
На груз действуют две силы: сила тяжести со стороны Земли и силасо стороны нити.
Запишем второй закон Ньютона для груза, движущегося с постоянным ускорением , направленным вниз:
В проекции на ось yэто уравнение перепишем так:
При выбранном положительном направлении оси yвниз,,,. Поэтому
откуда или с учетом (1)
(3)
Вращение маятника создается моментом силы , проекция которого на неподвижную осьz.
Направление определяется правилом правого винта.при условии невесомости нити, поэтому с учетом (3)
(4)
В
Рис.
2
И
Рис.
2
.
Пользуясь рис.2, найдем модуль момента сил трения, равный отрезку ОД, и момент инерции маятника
.
Правило правого винта (буравчика). Векторное произведение двух векторов
Векторное произведение, обозначаемое либо, либо, двух векторовиесть вектор, модуль которого
,
где – наименьший угол между векторамии.
Направление вектора перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторыи, и совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его повороте откна угол, меньшийπ.
Оборудование: маятник Обербека, набор грузов.
Рабочее задание: определить момент инерции крестовины маятника и момент силы трения в оси вращения.