- •Оглавление
- •Введение
- •Указания по выполнению лабораторных работ
- •Правила техники безопасности в учебнох лабораториях
- •Глава 1. Механика Лабораторная работа №1 статистическая обработка результатов измерений
- •Введение
- •3. Вычисляем среднее значение:
- •5. Вычисляем среднеквадратичное отклонение:
- •7. Вычисляем абсолютную ошибку измерения:
- •Для полной характеристики точности эксперимента определяют кроме абсолютной ошибки еще и относительную ошибку эксперимента, которую выражают зачастую в относительных процентах:
- •2. Записываем расчетную формулу:
- •И выводим формулу для вычисления абсолютной ошибки:
- •6. По формуле (5) вычисляем относительную ошибку.
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №2 скатывание тела по наклонной плоскости
- •Введение Движение тела в поле силы подчиняется второму закону Ньютона:
- •При равенстве нулю начальной скорости и координаты уравнения (1) примут вид
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •8. Вычислить (и записать в шестую строку) шесть моментов времени tcpi, с которыми ассоциируются величины Vcpi:
- •Результаты эксперимента по изучению равноускоренного движения
- •Лабораторная работа №3 скольжение тела по наклонной плоскости
- •Введение
- •И соответственно:
- •Из полученного выражения выразим коэффициент трения скольжения:
- •Порядок выполнения работы
- •7. Вычислить и занести в таблицу значения изменения скорости ∆VI и ускорения ai по формулам:
- •Лабораторная работа №4 движение тел вращения по наклонной плоскости
- •Введение
- •С учетом того, что уравнение (13) перепишем в виде:
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты эксперимента по определению потерь на вращение
- •11. Вычислить и занести в таблицу значения скорости тела VI и коэффициентов потерь энергии на вращение по формулам:
- •Лабораторная работа №5 поступательное движение тела в гравитационном поле земли
- •Введение
- •В общем случае для тела находящегося на поверхности Земли можно считать, что сила тяжести и сила гравитационного тяготения равны между собой:
- •Равноускоренное движение характеризуется линейным изменением скорости и параболическим изменением пройденного пути со временем: :
- •Описание установки
- •Измеренные с помощью датчиков временных интервалов средние скорости v1 и v2 вычисляются:
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №6 неупругий удар двух тел
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерений временных интервалов
- •Результаты расчета скоростей и погрешности эксперимента
- •Лабораторная работа №7 механические колебания маятника
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты эксперимента по определению периода колебаний маятника
- •Изучение малых колебаний маятника
- •Описание установки
- •Методика измерений момента инерции
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №9 определение скорости «пули» с помощью крутильно-баллистического маятника
- •Описание установки
- •Методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №10 изучение основного уравнения динамики вращательного движения на маятнике обербека
- •Введение
- •Методика измерений
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №11 определение момента инерции маятника максвелла
- •Введение
- •Методика измерений
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 13 изучение колебаний связанных маятников
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Глава 2. Электричество Лабораторная работа № 14 закон ома для участка цепи
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 16 Изучение зависимости сопротивления металла от температуры
- •Введение
- •Методика измерений
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 17. Определение удельного сопротивления проводника
- •Описание экспериментальной установки
- •Лабораторная работа № 18 Закон Ома для полной цепи. Определение емкости химического источника тока
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
Порядок выполнения работы
1. Проготовить в лабораторном журнале две таблицы по форме табл. 7 и табл. 8.
2. Установить направляющую вертикально.
3. Установить датчик в корпусе направляющей на требуемое расстояние S0 от груза на линейке.
4. Подключить разъемы блока питания к двухпозиционному индикатору.
5. Подключить датчик к индикатору.
6. Включить блок питания индикатора в сеть 220 В.
7. Подвесить груз.
8. Нажать кнопку «Сброс» на индикаторе. Показания индикаторов должны обнулиться. Система готова к работе.
9. Освободить груз нажатием кнопки на направляющей.
10. Записать показания индикаторов ∆ti в табл. 7.
11. Повторить опыт пять раз.
12. Вычислить средние значения ∆ti и занести в табл. 7.
13. Оценить ошибку измерения временных интервалов.
14. По формуле (18) вычислить средние скорости и занести в табл. 8.
15. Вычислить ускорение свободного падения по формуле (19) и занести в табл. 9.
16. Вычислить расчетное значение скорости по формуле (19) с учетом того, что в Челябинской области g=9,8601 и сравнить с экспериментальным значением, определив относительную погрешность:
. |
|
1
а
Таблица 7
Результаты измерения прохождения временных интервалов
свободно падающим телом
№ опыта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Среднее ∆ti |
∆t1 |
|
|
|
|
|
|
∆t2 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 8
Результаты расчета ускорения
свободного падения
-
S0, м/с
V1, м/с
V2, м/с
g, м/с2
δ, %
Лабораторная работа №6 неупругий удар двух тел
Цель работы: изучение закона сохранения импульса и момента импульса, закона превращения механической энергии.
Введение
При взаимодействии двух тел возможны следующие варианты: упругий удар и неупругий удар. Реальные удары всегда происходят с потерей энергии. В теории ударов определяют два абстрактных удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары. Удар называется абсолютно упругим, если он происходит с отскоком и без диссипации (потери) энергии на деформацию тела (все деформации в теле абсолютно упругие). Удар называется абсолютно неупругим, если он происходит без отскока и без диссипации (потери) энергии на деформацию тела и тела после соударения движутся вместе. Все реальные удары классифицируют на упругие и неупругие. Примером упругого удара может служить удар мяча о пол, а неупругого – удар двух пластилиновых тел.
В данной работе рассмотрен неупругий удар приближенный к абсолютно неупругому, когда тело, движущееся с определенной скоростью, в результате взаимодействия с другим телом продолжает движение совместно с ним.
Схема установки приведена на рис. 3. В данной работе используются маятники с подвеской из легких материалов (алюминиевого сплава) с закрепленными на концах магнитами. В этом случае можно рассматривать закон сохранения импульса для поступательного движении тел:
. |
(20) |
где m1, m2 – массы взаимодействующих тел; V1, V2 – скорость первого тела до удара и скорость обеих тел после удара.
Если массы маятников m1 и m2 известны, также из эксперимента известны скорости V1 и V2 до и после удара, то можно оценить выполнение закона сохранения импульса по формуле как относительную ошибку в определении импульса:
. |
|
В случае вращательного движения тел (рис. 3) можно использовать закон сохранения момента импульса при неупругом ударе:
, |
(21) |
здесь J1 и J2 – моменты инерции первого и второго тел; ω1 и ω2 – угловые скорости тел до и после удара.
Момент инерции маятника состоящего из подвеса и груза массой m0 на конце него, без учета массы подвеса, равна , где L – длина подвески маятника. Если на подвесе на расстоянии R от точки закрепления подвешен дополнительный груз массой m, то момент инерции такого маятника: . В данной работе первый маятник, который производит удар, используется без дополнительного подвеса, а второй с дополнительным подвесом массой m3. Моменты инерции этих маятников записываются:
. |
|
Датчики, установленные на индикаторе временных интервалов, фиксируют время ∆t1 и ∆t2 прохода маятниками до и после удара мерных участков длиной ∆=20 мм. Измеренные средние скорости до и после удара равны:
и . |
(22) |
Угловые скорости маятников равны:
и . |
(23) |
Рис. 3. Схема лабораторной установки
Если массы грузов равны (m1=m2), то V2=V1/2 и ∆t2=2∆t1, что иллюстрируется в эксперименте.
Если добавочная масса m3=m1=m2, и R=L/2, то ω2=ω1/2,25, что иллюстрируется в эксперименте для доказательства закон сохранения момента импульса.