- •Механика
- •Предисловие
- •Цикл 1. Обработка результатов измерений Лабораторная работа 1 определение размеров и плотности тел
- •Введение
- •Описание приборов
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 2
- •Введение
- •Теория метода измерений
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4 проверка уравнений равноускоренного движения
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Теория метода измерений
- •Правила работы на машине Атвуда
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 определение скорости пули
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 6 изучение свободного падения тела
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Правила работы с установкой для определения ускорения свободного падения
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7 изучение деформации изгиба
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8 проверка закона сохранения импульса
- •Введение
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Цикл 3. Динамика вращательного движения.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 10 изучение свободных колебаний пружинного маятника
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11 изучение затухающих колебаний
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Их можно описать уравнением движения вида , (12.2)
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 13 определение момента инерции методом крутильных колебаний
- •Введение2
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 14 определение скорости звука методом сдвига фаз
- •Введение
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендательный библиографический список
- •Оценка погрешностей измерений
- •1. Прямые и косвенные измерения
- •2. Абсолютная и относительная погрешности
- •3. Правила определения абсолютной погрешности
- •3.1.1. Приборная погрешность прямого измерения
- •3.1.2. Оценка случайной погрешности
- •Значения tS для различных значений доверительной вероятности р и числа измерений n (фрагмент таблицы)
- •4. Построение графиков
- •Библиографический список
- •Приставки си для образования кратных и дольных единиц
- •Оглавление
- •Механика
- •Учебно-методический комплекс по дисциплине
- •Для нефизических специальностей
- •Лабораторный практикум
Теория метода измерений
Проверка уравнения перемещения и определение мгновенной скорости
Для проверки уравнения перемещения равноускоренного движения используют блок-схему на рисунке 4.3а, определения скорости – блок-схему на рисунке 4.3б. В обоих случаях равноускоренное движение вызывается одним и тем же перегрузком (перегрузками).
При проведении лабораторной работы необходимо на правый груз поместить два перегрузка (mиm/). Требования к перегрузкам: нижний перегрузок, например,m/должен компенсировать силу трения в оси блока и нити о блок; линейные размеры верхнего перегрузка должны быть таковы, чтобы он не проходил через подвижное кольцо 6.
Если трение хорошо скомпенсировано, то в случае блок-схемы (рис. 4.3б) движение правого груза 4 до кольца 6 равноускоренное, после кольца – равномерное. Очевидно, конечная скорость υравноускоренного движения равна скоростиυ* равномерного движения (υ = υ*), причем:
υ = аt , (4.8)
. (4.9)
Здесь t иt* – время движения правого груза до и после кольца,S* – перемещение груза после кольца.
В данной работе мгновенную скорость определяют по формуле (4.9).
Проверка второго закона Ньютона
Рассмотрим движение системы грузов 4 с двумя перегрузками m1иm2. Вначале поместим оба перегрузка на правый груз, затем меньший перегрузок (например,m2) переложим на левый груз. При этом масса системы грузов 4 с перегрузками не изменится, а сила, действующая на эту систему, изменится. Из уравнения (4.4) для этих случаев имеем:
(m1+m2) g–Fтр= (2M+m1+m2)а1, (4.10)
(m1–m2) g–Fтр= (2M+m1+m2)а2. (4.11)
Из (4.10) и (4.11):
. (4.12)
Оставив перегрузки m1иm2на своих местах (m2на левом грузе,m1– на правом), уменьшим массу грузов 4 (отвинтим их нижние части). Сила трения при этом изменится (обозначим еёF/тр). Из (4.4) для этого третьего случая получим:
(m1–m2) g–F/тр= (2M /+m1+m2)а3. (4.13)
Здесь 2M /– масса грузов 4 без нижней части (облегченные грузы).
Так как силы трения FтриF/трмалы по сравнению с (m1–m2) g, то ими можно пренебречь. Тогда сила, действующая на систему грузов 4 во втором и третьем случаях, одинакова.
Поэтому из (4.11) и (4.13):
. (4.14)
Проверка второго закона Ньютона сводится к проверке равенств (4.12) и (4.14).
Правила работы на машине Атвуда
Установить стойку 3 в вертикальном положении при помощи регулировочных винтов 3а. Правильность установки проверяется по падению груза 4 в середину приемного столика 5 (рис. 4.2).
Проверить правильность расположения нити грузов 4 в электромагнитном пускателе 2 (рис. 4.2а).
Соединить машину Атвуда со счетчиком-секундомером 9 и выпрямителем 8 по нужной блок схеме. Коммутационный ключ (рис. 4.3а и 4.3б) при этом должен быть разомкнут.
Правильность соединения и готовность прибора к работе дать проверить лаборанту.
Включить секундомер 9 и выпрямитель 8 в сеть, а так же включить тумблеры «ВКЛ» секундомера и выпрямителя. Выходное напряжение на выпрямителе должно быть не более 6 В.
Расположить грузы 4 с перегрузком на правом грузе так, чтобы нижнее основание правого груза было у нужного деления шкалы 3 и зафиксировать это положение. Для этого подать напряжение на электромагнитный пускатель 2, замкнув коммутационный ключ К.
Приподнять площадку приёмного столика 5, нажав на его выступ в нижней части.
Произвести установку «нуля» секундомера, для чего нажать кнопку «установка нуля» на секундомере, расположенную сверху.
Разомкнуть коммутационный ключ К и тем самым освободить нить с грузами 4 и запустить секундомер.
Перед началом каждого измерения повторить пункты 5 – 8.