- •Ен.Ф.03 физика
- •Ен.Ф.03 физика и биофизика
- •Лабораторный практикум
- •Физические основы механики
- •Оглавление
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Изучение законов сохранения импульса и энергии. Определение скорости пули методом баллистического маятника
- •1 Общие сведения
- •2 Описание установки и вывод расчетной формулы
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •4 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Изучение вращательного движения и определение моментов инерции тел
- •1 Общие сведения
- •2 Описание установки и вывод расчетной формулы
- •1, 2 ‑ Двойной шкив с радиусами r1 и r2; 3 ‑ ось подшипника;
- •4 ‑ Стержни с делениями; 5 ‑ грузики; 6 ‑ гиря; 7 ‑ мерная линейка
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •3.1 Задание 1 Проверка основного закона динамики вращательного движения при постоянном моменте инерции маятника Обербека
- •3.2 Задание 2 Изучение зависимости момента инерции маятника Обербека от положения грузиков на стержнях при постоянном моменте силы
- •4 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Определение коэффициента трения
- •1 Общие сведения
- •2 Описание установки
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •3.1 Задание 1 Определение коэффициента трения покоя
- •3.2 Задание 2 Определение коэффициента трения скольжения
- •4 Контрольные вопросы
- •2 Описание установки и вывод расчетной формулы
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •4 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Изучение свободных колебаний пружинного маятника
- •1 Общие сведения
- •2 Описание установки и вывод расчетной формулы
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •3.1 Задание 1 Определение жесткости пружины статическим методом
- •3.2 Задание 2 Определение жесткости пружины динамическим методом
- •3.3 Задание 3 Определение логарифмического декремента затухания и коэффициента сопротивления
- •4 Контрольные вопросы
- •2 Описание установки и вывод расчетной формулы
- •3 Порядок выполнения и требования к оформлению результатов
- •4 Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Приложение а
4 Контрольные вопросы
Что называется вращательным движением?
Приведите формулы связи характеристик поступательного и вращательного движений.
Что такое момент инерции тела? Какова его роль во вращательном движении?
Что называется моментом силы относительно неподвижной точки? Относительно неподвижной оси? Как определяется направление момента силы?
Сформулируйте уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
Сопоставьте основные уравнения динамики поступательного и вращательного движений, нет ли в них аналогии?
Выведите выражение момента силы в данной работе.
Влияют ли силы трения на движение маятника Обербека, как это проверить?
Лабораторная работа № 3 Определение коэффициента трения
Цель и задачи работы: Ознакомление с основными законами динамики. Изучение природы сил трения скольжения. Определение коэффициента трения покоя и коэффициента трения скольжения.
1 Общие сведения
Рассмотрим тело массой m, находящееся на наклонной плоскости с углом наклона (рисунок 3). Силу тяжести можно разложить на 2 составляющие: параллельную наклонной плоскости и перпендикулярную к ней. Первая составляющая Fт = mgsin способствует движению тела вниз по плоскости, вторая N ´ вызывает силу реакции опоры N. Сила трения пропорциональна силе N: Fтр = kN. Согласно третьему закону Ньютона N ´ = – N, в таком случае N = N ´ = mgcos и
Fтр = kmgcos . (1)
Рисунок 1 Силы, действующие на тело, находящееся
на наклонной плоскости
Тогда уравнение движения данного тела по оси x (второй закон Ньютона, проекция на ось x):
ma = mgsin – kmgcos . (2)
При равновесии тела по плоскости Fтр k0N и из уравнения (2) можно найти коэффициент трения покоя
k0 = tg 0 , (3)
определяющий предельный угол равновесия 0 тела на наклонной плоскости.
При скольжении тела можно считать, что коэффициент трения k слабо зависит от скорости, а движение тела – равноускоренное без начальной скорости. Тогда ускорение выражается через длину пройденного пути l и время его прохождения t:
. (4)
Исходя из уравнения (2), можно найти коэффициент трения:
. (5)
2 Описание установки
Эксперименты проводятся на универсальном комплексе (КУЛ) (рисунок 2), в котором использованы цифровые приборы для измерения временных интервалов при движении исследуемого тела (шайбы) бесконтактным оптическим способом. При этом запуск и остановка датчика времени движения на известной базе длиной l осуществляется автоматически путем прерывания инфракрасного луча, направленного от излучателя к фотодатчику (фотодиоду), скользящей шайбой.
Рисунок 2 Схема КУЛ для измерения коэффициента трения
Наклонная направляющая выполнена из пластика и содержит комплект из восьми пар излучателей и фотодатчиков, позволяющих измерить временные интервалы на семи отрезках пути. При этом предусмотрена возможность изменения угла наклона направляющей к горизонту.