- •Лабораторний практикум
- •Модуль 1.Механіка Лабораторна робота № 1.1.Визначення залежності моменту інерції системи від розподілу її маси відносно осі обертання
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.2.Визначення динамічної в’язкості рідини методом стокса
- •Вказівки до виконання роботи
- •Вказівки до виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.3.Вивчення закономірностей руху маятника Максвела та визначення його моменту інерції
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.4.Вимірювання пружних характеристик матеріалів
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.5.Визначення коефіцієнта тертя кочення
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.6.Визначення швидкості кулі за допомогою балістичного маятника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Модуль 2.Молекулярна фізика Лабораторна робота № 2.1. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин методом відриву кільця
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2.2.Визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл методом регулярного режиму
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи Спосіб 1
- •Спосіб 2
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2.3.Перевірка основних газових законів
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2.4.Визначення Cp/cv для повітря методом Клемана – Дезорма
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2.5.Визначення температурного коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Модуль 3.Електрика та магнетизм Лабораторна робота № 3.1. Вивчення розподілу потенціалу електростатичного поля
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.2. Визначення опору провідника за допомогою амперметра і вольтметра
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.3.Градуювання гальванометра
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.4.Градуювання термопари
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.5. Визначення горизонтальної складової індукції та напруженості магнітного поля землі
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.6.Вивчення магнітного поля короткого соленоїда
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.7. Визначення питомого заряду електрона методом схрещених полів
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.8. Визначення ккд трансформатора
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.9.Визначення індуктивності котушки і дроселя
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Модуль 4. Коливальні та хвильові процеси. Оптика Лабораторна робота № 4.1.Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.2.Дослідження резонансних характеристик коливального контуру
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.3.Визначення швидкості звуку в повітрі методом стоячих хвиль
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.4. Вивчення роботи релаксаційного генератора
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.1. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми френеля
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.2.Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційних ґрат
- •Вказівки до виконання роботи
- •Частина 1
- •Порядок виконання роботи
- •Частина 2
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.3.Дослідження поляризованого світла
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Модуль 5.Фізичні основи квантової та ядерної фізики Лабораторна робота № 5.6. Визначення роботи виходу електрона з металів методом гальмування фотоелектронів в електричному полі
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.1. Визначення енергетичної ширини забороненої зони напівпровідника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.2. Вимірювання вольт-амперної характеристики напівпровідникового випрямляча
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.3. Вимірювання світлової характеристики вентильного фотоелемента
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.1. Визначення активності радіоактивного препарату
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.2. Визначення коефіцієнта поглинання радіоактивного випромінювання різними матеріалами
- •Вказівки до виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Список літератури
- •Додаток
Порядок виконання роботи
Скласти коло постійного струму, схему якого подано на рис. 3.9.1.
Виміряти напругу Uо за трьох показників сили струму Iо. Результати записати в табл. 3.9.1.
Скласти коло змінного струму за схемою, що подано на рис. 3.9.2.
Виміряти напругу U за трьох показників сили струму I. Результати вимірів записати в табл. 3.9.1.
Вставити осердя та виконати виміри, передбачені п. 4, для дроселя.
За формулами (3.9.7) розрахувати активний опір котушки R, повний опір котушки Z та повний опір дроселя Z1.
Розрахувати середні значення R, Z та Z1.
За формулою (3.9.6) знайти індуктивність котушки і дроселя.
Розрахувати магнітну проникність осердя за формулою (3.9.2).
Таблиця 3.9.1
№ пор. |
Iо,A |
Uо,B |
R,Oм |
I,A |
U,B |
Z,Oм |
I1,A |
U1,B |
Z1,Oм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольні запитання
У чому полягає суть явища електромагнітної індукції? Сформулюйте закон Фарадея для явища електромагнітної індукції.
Що називають магнітним потоком?
Сформулюйте правило Ленца.
У чому полягає суть явища самоіндукції?
Запишіть закон Генрі для явища самоіндукції.
Дайте визначення індуктивності контуру.
Що таке індуктивність котушки і від чого вона залежить?
Чим відрізняється котушка від дроселя?
Що таке магнітна проникність речовини?
Дайте визначення діа-, пара- та феромагнетиків.
Що таке екстраструми самоіндукції? Наведіть приклади шкідливого впливу екстраструмів розмикання. Наведіть приклади їхнього використання.
Модуль 4. Коливальні та хвильові процеси. Оптика Лабораторна робота № 4.1.Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника
Мета роботи: вивчення основних закономірностей згасаючих коливань; визначення коефіцієнту згасання та логарифмічного декременту згасання коливань фізичного маятника.
Вказівки до виконання роботи
Для виконання роботи потрібно засвоїти такий теоретичний матеріал: коливальні процеси та системи; фізичний маятник; згасаючі коливання; характеристики згасання.
Література: [1, т.1 §§ 10.1, 10.2, 10.4, 10.5, 10.8; 2, §§ 140–142, 146; 3, §§ 2.17, 2.18; 4, т.1 §§ 49, 50, 53, 54, 58].
Коливаннямназивають усякий регулярний або майже регулярний процес, в якому будь-яка величина набуває однакових значень через рівні або майже рівні проміжки часу.
Фізичний маятник− це будь-яке тверде тіло, здатне здійснювати під дією сили тяжіння коливання навколо нерухомої горизонтальної осі, яка не проходить через центр мас тіла (рис. 4.1.1).
Унаслідок відхилення фізичного маятника на деякий кут від положення рівноваги виникає зумовлений силою тяжіння обертальний момент, який прагне повернути маятник у положення рівноваги:
(4.1.1)
де m − маса тіла; ℓ − відстань від осі обертання до центра мас маятника.
Якщо маятник відпустити з такого положення, він почне здійснювати коливальний рух. Коливальному руху маятника перешкоджають опір повітря і тертя в осі маятника. Відомо, що в разі невеликої швидкості руху сумарний момент сил опору буде пропорційний кутовій швидкості руху маятника:
, (4.1.2)
де – коефіцієнт опору навколишнього середовища;− кутова швидкість. Знак “мінус“ свідчить про те, що вектори та мають протилежний напрям.
За основним законом динаміки обертального руху
.
Оскільки фізичний маятник здійснює обертальний рух під дією двох моментів сил і , рівняння його руху після підстановок значень моментів сил і перетворень матиме вигляд:
, (4.1.3)
де J – момент інерції маятника відносно осі обертання; − кутове прискорення маятника.
Зважаючи на те, що за малих коливань (коливань з малими кутами відхилення, для яких можна вважати, що ), а також вводячи позначеннята, диференціальне рівняння вільних згасаючих коливань фізичного маятника можна записати у вигляді:
. (4.1.4)
Розв’язком цього рівняння є функція залежності кута обертання маятника від часу: . (4.1.5)
Графік функції (4.1.5) наведено на рис. 4.1.2.
Рух маятника можна розглядати як коливання з частотою та амплітудою, яка змінюється з часом за законом. Період згасаючих коливань дорівнює:
. (4.1.6)
Якщо коефіцієнт опору середовища невеликий, тобто можна вважати його рівним нулю (=0), то і коефіцієнт згасання=0. Тоді формулу періоду коливань можна записати у вигляді:
. (4.1.7)
Швидкість згасаючих коливань характеризується коефіцієнтом згасання . Для визначення коефіцієнта згасання користуються залежністю амплітуди від часу, яка подається у вигляді логарифмічної функції:
. (4.1.8)
У координатах () рівняння (4.1.8) є прямою лінією. Величинавизначає кутовий коефіцієнт нахилу прямої (4.1.8) до осі часуt(рис. 4.1.3):
або . (4.1.9)
Якщо , то
.
Отже, коефіцієнт згасання – це величина, обернена до проміжку часуte, упродовж якого амплітуда коливань зменшується враз. Співвідношення (4.1.9) можна використовувати для експериментального визначення .
Окрім коефіцієнта, для характе-ристики згасання застосовують також логарифмічний декремент згасання χ, який визначають логарифмом відношення амплітуд, що відповідають моментам часу, які відрізняються на період:
. (4.1.10)
Фізичний маятник виготовлено у вигляді металевого стрижня 1(рис. 4.1.4), до верхнього кінця якого прикріплено дві призми, що спираються своїми ребрами на раму.
Для зміни періоду коливань на стрижень надітий масивний вантаж 2, положення якого можна регулювати гвинтами.
Відлік амплітуди коливань у градусах виконують за шкалою 3.