VI. Порядок виконання роботи

1. Встановлюють пластинку 2 (див. рис.9.1) так, щоб її лобовий опір був максимальним. Перевіряють, чи зрівноважений стержень на осі обертання. Старанно, виток до витка, намотують нитку на диск малого радіуса r₁. Нижня частина важка 5 повинна бути на одному рівні з нульовою поділкою шкали на штативі.

2. За допомогою секундоміра визначають час t опускання важка з висоти h. Для кожної висоти h вимірювання проводяться 5 разів.

3. Пластинку встановлюють так, щоб її лобовий опір був мінімальним. Аналогічно, як в п.2 вимірюють час t₀, протягом якого важок проходить задані відстані h₀ (для кожної висоти вимірювання повторюються 5 разів).

4. Всі вказані в п.2 і п.3 виміри повторюють, намотуючи нитку на диск великого радіуса r₂.

5. Результати вимірювань за п.2-4 заносять у таблицю.

6. На міліметровому папері, в одному масштабі будують графіки кривих h=f(t), відкладаючи по осі абсцис час t, а по осі ординат - віддаль h (t – середній час проходження даної висоти). Графіки будують для випадку максимального лобового опору як при розкручуванні диска великого радіуса так і при опусканні важка з малого диска. На графіках проставляють довірчі інтервали t (схема №1).

7. Обчислюють параметри рівнянь (9.4):

а) перевіряють наскільки мінімальний лобовий опір близький до нуля (тобто умову виконання формул (9.7) і (9.8)). Для цього будують графік залежності h₀ від t₀ – це має бути квадратична залежність, а також за тими ж даними будують графік в координатах від t₀ – це має бути лінійна залежність. Графіки будують для обох дисків з відповідними похибками h і t визначення висоти і часу (“вусами”). Роблять висновки про можливість використання всіх або лише частини даних в подальших обчисленнях.

б) використовуючи значення h₀ і середнє t₀ (п’яти або більше вимірювань), за формулою (6.8) обчислюють для кожної висоти h_0i величину ₀ (кутове прискорення). Набір ₀₁, ₀₂, ..., одержаних для різних висот h₀₁, h₀₂, ..., використовують, як прямі вимірювання для знаходження кінцевого значення ₀ і його довірчого інтервалу ₀ за схемою №1 обробки результатів прямих вимірювань;

в) із графіка h = f(t) визначають v_max = tg (рис. 9.2 і формула 9.11); знаходять значення В.

8. За формулами (9.14) і (9.15 ) обчислюють C та J.

9. Знаходять максимальну кутову швидкість _max (для обох радіусів шківів) та обчислюють момент сили лобового опору.

УВАГА. Величини , v_max, C, J, M_max вираховують для обох випадків, а саме: при опусканні важка з диска малого радіуса r₁ і при опусканні важка з диска радіуса r₂. Одержані моменти інерції J₁ та J₂ повинні бути (у межах похибки) рівними.

10. Результати обчислень заносять у раціонально вибрану таблицю.

11. Оцінюють похибки.

12. Записати кінцеві результати і зробити висновки.

VII. Питання для контролю і самоконтролю

1. Що таке лобовий опір? Чи залежить він від швидкості тіла? Запишіть формулу і поясніть її.

2. Які сили та моменти сил діють при роботі дослідної установки?

3. Як зв’язані між собою лінійні і кутові характеристики руху?

4. Який фізичний зміст має величина ₀ в рівнянні (9.6) ?

5. Запишіть формулу, за якою в даній роботі визначається кутове прискорення. Чи залежить воно від радіуса диска? Чому?

6. Яка розмірність коефіцієнта С в рівнянні (9.5)?

7. Поясніть ефект Магнуса.

8. Чи залежить значення лобового опору від форми тіла?

9. Вказати формулу для обчислення лобового опору: а) ; б) ; в) ; г) . Яка із величин в цій формулі характеризує форму тіла?

10. Яке із тіл – площина, циліндр, куля, тіло у формі краплі – має найменший лобовий опір при однаковому поперечному перерізі? Чому?

    10. Яку силу називають підіймальною? Поясніть як вона виникає.

    11. Число Рейнольдса рівне:

а) ; б) ; в) ; г) ;  і  - відповідно густина і в’язкість газу або рідини, l – характерний розмір тіла. Який фізичний зміст числа R_e.

10. Поясніть суть закону механічної подібності при обтіканні тіл.

11. Що називають ламінарною (турбулентною) течією?