- •Министерство сельского хозяйства республики казахстан
- •Учебно-методический комплекс по физике для группы специальностей «технические науки и технологии»
- •Тема 1. Элементы кинематики
- •Тема 2. Динамика частиц
- •Тема 3. Принцип относительности в механике
- •Тема 4. Работа и энергия
- •Тема 5. Твердое тело в механике
- •Тема 6. Физика колебаний
- •Тема 7. Механические волны
- •Тема 8. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов
- •Тема 9. Статистические распределения
- •Тема 10. Основы термодинамики
- •Тема 11. Реальные газы. Явления переноса
- •Тема 12. Электростатика
- •Тема 13. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
- •Тема 14. Постоянный электрический ток
- •Тема 15. Элементы физической электроники и твердого тела
- •Изучение движения тел по наклонной плоскости
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания:
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции тракторного шатуна
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок работы Упражнение 1. Определение момента инерции крестовины без муфт
- •Крестовины вместе с муфтами.
- •Контрольные вопросы
- •1. Напишите и сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Дать определения момента инерции, момента силы.
- •Определение момента инерции маятника максвелла
- •На маятник действуют две силы: сила тяжести ft, направленная вертикально вниз и сила упругости двух нитей 2т (рис.2).
- •Порядок работы
- •Определение момента инерции маятника
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Порядок работы
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения
- •Контрольные вопросы
- •Изучение фазовых переходов первого рода
- •Экспериментальная установка
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Классификация приборов по принципу действия
- •1.3.Характеристики электроизмерительных приборов
- •1.4.Амперметры, вольтметры, гальванометры
- •1.5.Вспомогательные электрические приборы
- •2. Правила работы с электрическими схемами
- •Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:
- •3.Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Контрольные вопросы
- •Определение сопротивления проводников с помощью мостиковой схемы
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
- •Исследование свойств полупроводникового выпрямителя
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка термоэлемента и определение его удельной термоэлектродвижущей силы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Задачи для аудиторных занятий
- •О т в е т ы к задачам
- •Задания для самостоятельной работы студентов
- •Механика
- •42. При каких условиях сохраняется импульс механической системы….
- •Колебания и волны
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Электростатика
- •Электрический ток
- •2. Некоторые астрономические величны
Тема 5. Твердое тело в механике
Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся по окружности, и центр окружности расположен на одной прямой, называемой осью вращения.
При вращательном движении положение тела в любой момент времени определяется углом поворота радиуса вектора R любой точки тела относительно своего начального положения [] - [рад].
Угол - угловой путь при вращательном движении. При вращательном движении угловая скорость - . [] – |
- мгновенная угловая скорость при
неравномерном движении.
- угловая скорость при равномерном
движении.
2 - угол, соответствующий одному полному обороту тела.
t T – соответствующее время или период обращения.
Если вращение тела происходит неравномерно, то быстроту изменения угловой скорости характеризуют угловым ускорением
Направление угловой скорости определяется по правилу буравчика: направление вектора угловой скорости совпадает с направлением поступательного движения буравчика, рукоятка которого вращается вместе с телом.
1) = const, t - равномерное движение
2) 0 - равноускоренное движение
3) < 0 - равнозамедленное движение
- угловая скорость при равноускоренном движении.
Пусть твердое тело произвольной формы вращается под действием силы F* вокруг неподвижной оси ОО.Все его точки описывают окружности с центрами на этой оси Разложим силу F* на три состав-ляющие: F‼, F и F (перпендикулярную силам F‼ и F). |
Вращение тела вызывает только сила F, являющаяся касательной к окружности. Силу F – называют вращающей силой. Действие силы F зависит не только от её значения, но и от расстояния точки её приложения А до оси вращения, т.е. зависит от момента силы.
Моментом силы называется произведение вращающей силы F на радиус окружности r, описываемой точкой приложения силы
M = Fr - момент силы [Hм]
Моментом инерции материальной точки относительно некоторой оси, называется произведение массы материальной точки на квадрат расстояния до этой оси.
J = mr2 - момент инерции [кгм2]
Момент инерции характеризует инертность тела при вращательном движении.
Моменты инерции разных симметричных тел массойm:
- момент инерции шара с радиусом R
- момент инерции цилиндра
- момент инерции стержня
Во всех перечисленных примерах ось вращения проходит через центр масс тела.
Момент инерции относительно любой произвольной оси, не проходящей через центр масс, определяется по теореме Штейнера:
J = J0 + md2
Момент инерции относительно любой произвольной оси, не проходящей через центр тяжести равен сумме момента инерции относительно параллельной оси, проходящей через центр тяжести и произведению массы на квадрат расстояния между этими осями.
II закон Ньютона – основной закон динамики поступательного движения
F = ma
Умножив обе стороны уравнения на r, получим:
Fr = mar
Причем, а = r, Fr = M, mr2 = J
Следовательно,
М = J - основное уравнение динамики вращательного движения или II закон Ньютона для вращательного движения.
Угловое ускорение
Тогда , умножив обе стороны уравнения наt получим следующее:
- основной закон
динамики вращательного движения.
Mt – импульс момента сил (импульс вращающегося момента).
L = J - момент импульса (момент количества движения).
Тогда аналогично закону сохранения импульса
- закон сохранения момента импульса
При вращательном движении кинетическая энергия определяется по формуле
Катящийся без скольжения шар совершает вращательное и поступательное движения одновременно. И полная энергия равна
Wк = Wпост + Wвращ или
Таким образом, мы выяснили, что
S,,a, t – кинематические характеристики поступательного движения
, t – кинематические характеристики вращательного движения
F, m, p - динамические характеристики поступательного движения
M, J, L - динамические характеристики вращательного движения