ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

РУКОВОДСТВО

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО ФИЗИКЕ

 

Раздел «МЕХАНИКА»

 

 

Киров –2007

 

 

ББК 22.3 (07)

УДК 53(07)

 

 

Греков Л.Б., Морозов В.А., Орлова Н.В., Попов С.Г., Приемышева Р.А., Решетников С.М., Скрыпник Э.А., Шиляев В.А. Руководство к лабораторным работам по физике. Раздел «Механика».Киров: Вятская ГСХА, 2007.- с.39.

 

Рецензенты: Гребенщиков Л.Т., к.т.н., доцент кафедры физики ВГУ,

Куклин С.М., к.т.н., доцент кафедры сопротивления материалов и деталей машин ВГСХА.

 

Работа рассмотрена и утверждена методической комиссией инженерного факультета Вятской ГСХА. Протокол № 6 от 19 мая 2004 г.

 

 

Руководство предназначено для организации целенаправленного и самостоятельного изучения студентами курса физики по разделу «Механика»; необходимо для проведения лабораторных занятий по указанному выше разделу курса физики.

 

ã Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2007.

© Греков Л.Б., Морозов В.А., Орлова Н.В., Попов С.Г., Приёмышева Р.А., Решетников С.М., Скрыпник Э.А., Шиляев А.В., 2007.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

ПРИ ПОМОЩИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Цель работы: изучение законов гармонического колебательного дви-

жения на примере математического маятника.

Приборы и принадлежности: математический маятник, секундомер, линейка.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Колебательным движением (колебанием) называется процесс, при котором система, многократно отклоняясь от своего состояния равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему.

Если этот возврат совершается через равные промежутки времени, то колебание называется периодическим.

Колебания называются свободными или собственными, если они происходят в системе, предоставленной самой себе после того, как она была выведена из положения равновесия.

Простейшим случаем периодических колебаний является гармоническое колебательное движение.

Гармоническим называется колебание, при котором колеблющаяся величина изменяется по закону синуса ( или косинуса):

х = х_мsin ( ) ( 1)

В механике: смещение х колеблющейся точки от положения равновесия меняется по закону синуса( или косинуса)).

Максимальная величина смещения х_м от положения равновесия называется амплитудой гармонического колебания. Аргумент ( _о) _, стоящий под знаком синуса( или косинуса), называется фазой колебания. _о – начальная фаза ( при t = 0). Величина называется циклической частотой гармонического колебания:

 

= 2 (2)

 

Величина Т называется периодом колебаний – время одного полного колебания-, величина = 1/ T (Гц)– частотой колебания – число колебаний в единицу времени.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1.Определите длину маятника. Для этого измерьте расстояние от пола до верхней точки шара х (см.рис.2). Вычислите длину маятника по формуле

 

l = L - (х - R),

полученный результат занесите в таблицу

 

	L

 

 

2. Выведите маятник из положения равновесия, отклонив его на угол примерно 4-5^о, и предоставьте ему возможность колебаться. Измерьте промежуток времени t, в течение которого маятник совершает 20 полных колебаний. Измерения проведите 5 раз.

3. Произведите необходимые расчеты, заполните таблицу выбранного варианта работы (посоветуйтесь с преподавателем).

 

Отчетная таблица. Вариант 1

№	x, м	l, м	t, с	< t>, с	Dt, с	(Dt)2, с2	< Т>, с	g, м/c2

 

Вариант 2

№	l, м	Число кол.			Т, с	g, м/c2	м/c2	, м/с2	, м/c2	, %

 

4. Рассчитайте относительную d и абсолютную погрешности Dg для варианта 1, используя следующую формулу:

 

d = = 2 + , где Dl = 0, 005 м

 

Dt_сист= 0, 1 с; Dt= Dt_сист +Dt_случ;

5. Запишите ответ.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Какое движение называется колебательным?

2. Какие колебания называются периодическими?

3. Какие колебания называются свободными?

4. Какие колебания называются гармоническими?

5. Дайте определение амплитуды, фазы, периода и частоты колебаний.

6. Запишите дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение.

7. Что называется математическим маятником?

8. Как возникает возвращающая сила, по какому закону она изменяется?

9. Почему колебания маятника можно считать гармоническими только при малых углах отклонения маятника?

10.Выведите формулу периода гармонических колебаний материальной точки.

11. Выведите формулу периода гармонических колебаний математического маятника.

12. От каких величин зависит ускорение силы тяжести?

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

Савельев И.В. Курс общей физики.- СПб.: Лань, 2005, т.1 §49-51

Грабовский Р.И. Курс физики.- СПб.: Лань, 2002, ч.1. 27-30

Трофимова Т.И. Курс физики.-М.: Высшая школа, 1999. Гл.18

Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л.Основы физики.-М.: ВШ, 2001.Гл.16.

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Любое тело под действием сил, которые уравновешены относительно его центра масс, испытывает деформацию, т.е. изменяет свои размеры и форму. Существует несколько видов деформации: всестороннее и продольное сжатие и растяжение, сдвиг, кручение, поперечный и продольный изгибы.

Величина деформации определяется как свойствами тела, так и действующим напряжением, т.е. силой, приложенной к единице площади поперечного сечения тела:

s =

 

Если после снятия напряжения тело полностью восстанавливает свои размеры и форму – деформация упругая, в противном случае – пластичная. Упругость тела характеризует связь между деформацией и приложенным напряжением.

Рассмотрим деформацию продольного растяжения. Пусть длина тела равна l, площадь поперечного сечения S, к телу приложена сила F. Для упругой деформации справедлив закон Гука:

 

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА НАПРЯЖЕНИЮ: e=ks

 

Для продольной деформации закон принимает следующий вид:

 

= .

где Е – модуль Юнга, -абсолютное удлинение, - относительное удлинение:

Вращательным движением твердого тела называют такое движение, при котором все точки тела движутся в параллельных плоскостях, описывая окружности, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.

Для кинематического описания вращательного движения твердого тела вокруг какой-то неподвижной оси используются те же величины ( и уравнения связи между ними), что и для описания движения точки по окружности: угловая координата какой-либо точки тела , угол поворота радиуса-вектора R точки тела , средняя и мгновенная угловые скорости < > и , среднее и мгновенное угловое ускорение < > и , линейные скорости различных точек тела v.

Угловой скоростью вращательного движения называют физическую величину , равную изменению в единицу времени угла поворота радиуса-вектора точки:

 

Единица СИ угловой скорости: [ ]= рад/c = 1/с.

Угловая скорость имеет одинаковые значения для любой точки вращающегося тела в данный момент времени.

Для характеристики быстроты изменения угловой скорости со временем вводится угловое ускорение, измеряющее изменение угловой скорости в единицу времени:

 

Единица СИ углового ускорения: [ ] =рад/c²= 1/с².

 

При рассмотрении вращения твердого тела с динамической точки зрения наряду с понятием сила вводится понятие момента силы, а наряду с понятием масса вводится понятие момента инерции.

Моментом силы называют величину, равную произведению силы на её плечо:

M = F· l

 

Единица СИ момента силы [M]= H^.м.

Плечом силы l называют кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Таким образом, различные силы эквивалентны в смысле вызываемого ими вращения, если равны их моменты. Момент силы относительно оси вращения создается только той составляющей силы, которая лежит в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и линия действия которой не проходит через ось вращения.

Момент инерции I есть мера инертности тела при вращательном движении.

Он играет ту же роль, что и масса при поступательном движении.

Момент инерции материальной точки относительно данной оси вращения рассчитывается как произведение массы этой точки m_i на квадрат её расстояния r_i до этой оси:

I = m_i r_i²

Моментом инерции тела относительно данной оси вращения называют величину, равную сумме моментов инерции всех n точек тела:

I = I = I = dV.

Моменты инерции некоторых однородных тел простейшей формы относительно оси, проходящей через их центр масс, можно рассчитать так:

I_шара = 0, 4 mr²; I_{диска, спл.цил.}=0, 5 mr²; I_обруча=mr²; I_{стержня}=

Основной закон динамики вращательного движения (второй закон Ньютона) запишем так:

 

· (1)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

РУКОВОДСТВО

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО ФИЗИКЕ

 

Раздел «МЕХАНИКА»

 

 

Киров –2007

 

 

ББК 22.3 (07)

УДК 53(07)

 

 

Греков Л.Б., Морозов В.А., Орлова Н.В., Попов С.Г., Приемышева Р.А., Решетников С.М., Скрыпник Э.А., Шиляев В.А. Руководство к лабораторным работам по физике. Раздел «Механика».Киров: Вятская ГСХА, 2007.- с.39.

 

Рецензенты: Гребенщиков Л.Т., к.т.н., доцент кафедры физики ВГУ,

Куклин С.М., к.т.н., доцент кафедры сопротивления материалов и деталей машин ВГСХА.

 

Работа рассмотрена и утверждена методической комиссией инженерного факультета Вятской ГСХА. Протокол № 6 от 19 мая 2004 г.

 

 

Руководство предназначено для организации целенаправленного и самостоятельного изучения студентами курса физики по разделу «Механика»; необходимо для проведения лабораторных занятий по указанному выше разделу курса физики.

 

ã Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2007.

© Греков Л.Б., Морозов В.А., Орлова Н.В., Попов С.Г., Приёмышева Р.А., Решетников С.М., Скрыпник Э.А., Шиляев А.В., 2007.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. G) определение путей эффективного вложения капитала, оценка степени рационального его использования
2. I этап. Определение стратегических целей компании и выбор структуры управления
3. I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МЕТОДА
4. III. Определение посевных площадей и валовых сборов продукции
5. VI. ЧЕЛОВЕК – СОКРОВИЩНИЦА ДУХОВНОЙ СИЛЫ
6. VII. Определение затрат и исчисление себестоимости продукции растениеводства
7. X. Определение суммы обеспечения при проведении исследования проб или образцов товаров, подробной технической документации или проведения экспертизы
8. Анализ платежеспособности и финансовой устойчивости торговой организации, определение критериев неплатежеспособности
9. Анализ показателей качества и определение полиграфического исполнения изделия
10. Б.1. Определение психофизиологии.
11. Безопасность работы при монтаже конструкций. Опасные зоны при подъеме грузов. Определение габаритов опасных зон.
12. В условиях, связанных с применением физической силы, специальных средств, огнестрельного оружия