- •Департамент образования и науки
- •Введение
- •Математическая обработка результатов измерений и представление экспериментальных данных
- •1. Погрешности результатов измерений
- •2. Оценка точности прямых многократных измерений
- •3. Оценка точности косвенных измерений
- •4. Правила округления погрешностей
- •5. Графическое представление результатов
- •6. Выполнение работы и оформление отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1 измерение линейных величин и объемов тел правильной геометрической формы
- •Измерительные приборы
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 изучение законов сохранения импульса и энергии при столкновении шаров
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 изучение плоского движения твердого тела
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение основного уравнения динамики вращательного движения на маятнике обербека
- •Теоретическая часть
- •Постановка экспериментальной задачи
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 определение коэффициентов трения качения и трения скольжения методом наклонного маятника
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка установки к работе
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 определение момента инерции маятника максвелла
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 определение модуля юнга и модуля сдвига сплавов
- •Теоретическая часть
- •О Рис.7.2.Пределение модуля Юнга методом изгиба
- •Определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника и растяжения пружины
- •Описание экспериментальной установки
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 математический и физический маятники
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика экспериментов и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование прямолинейного поступательного движения в поле сил тяжести на машине атвуда
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Принцип работы экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка установки к работе
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение скорости пули с помощью крутильного баллистического маятника
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 гироскоп
- •Теоретическая часть
- •О Рис.12.2.Писание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Отчет по лабораторной работе № 1 измерение линейных величин и объемов тел правильной геометрической формы
- •Список литературы
- •Содержание
- •Александр Геннадьевич Заводовский,
Контрольные вопросы
1. Что называется импульсом тела, моментом импульса тела?
2. Какая механическая система называется замкнутой или изолированной?
3. Какой удар (соударение) тел называется неупругим?
4. Сформулируйте устно и выведите основной закон динамики вращательного движения.
5. Сформулируйте устно и выведите закон сохранения момента импульса.
6. Как определяется период колебаний крутильного маятника?
7. Объясните методику определения скорости пули с использованием крутильного баллистического маятника.
8. Выведите рабочую формулу (11.20).
9. Определите момент инерции баллистического маятника.
10. Как получено соотношение (10.16)?
Лабораторная работа № 12 гироскоп
Цель работы: изучение прецессии гироскопа; измерение угловой скорости прецессии, момента импульса и момента инерции гироскопа.
Теоретическая часть
Г
Рис.12.1.
При своем вращении гироскоп обладает моментом импульса
. (12.1)
В этом выражении – момент инерции гироскопа относительно оси симметрииAA', – угловая скорость его вращения относительно той же оси. Отметим, что векторыирасположены вдоль оси вращения. Их направление определяется правилом буравчика. Движение гироскопа с неподвижным центром масс описывается уравнением моментов или основным уравнением динамики вращательного движения:
, (12.2)
где – равнодействующая моментов внешних сил, приложенных к телу. Момент силы равен векторному произведению радиуса вектора точки, к которой приложена сила, на эту силу:
. (12.3)
При = 0 момент импульса сохраняется по величине и направлению. Если к оси гироскопа на некотором расстоянии от его центра масс под углом к этой оси приложить внешнюю силу, то возникнет момент внешних сил(рис.12.2), направленный перпендикулярно вектору. Из уравнения (12.2) следует, что векторыипараллельны друг другу, поэтому. Из сказанного следует, что внешняя сила изменяет только направление момента импульса, не меняя его величины, т. е. заставляет его вращаться вокруг своего направления. Таким образом, момент импульса, а с ним и осьAA' гироскопа, описывает в пространстве коническую поверхность (рис.12.2, а).
За время проекция момента импульса на горизонтальную плоскость повернется на угол :
, (12.4)
где – угол между направлениями момента импульса и оси вращения.
Угловая скорость вращения векторавокруг направления внешней силы
. (12.5)
Выразим значение момента силы из формулы (12.5):
. (12.6)
Учтем, что величины ,иявляются векторами, их направления показаны на рис.12.2, и перепишем формулу (12.6) в векторной форме:
. (12.7)
В дальнейшем внешней силой, приложенной к гироскопу, будет сила тяжести дополнительного груза, направленная вертикально вниз. Под действием момента этой силы ось гироскопа будет вращаться вокруг вертикальной оси DD' с угловой скоростью (см. рис.12.2). Поскольку при этом вращении взаимная ориентация векторовине изменяется, вращение гироскопа вокруг вертикальной осиDD' будет равномерным. Такое вращение называется регулярной прецессией, а величина – угловой скоростью прецессии.
Если ось гироскопа AA' направлена горизонтально (рис.12.2, б), т. е. = 90° и коническая поверхность становится плоской, то из уравнения (12.6) следует, что
. (12.8)
Отметим, что все приведенные выше рассуждения относятся к быстро вращающемуся гироскопу, когда . В настоящей работе это условие выполняется.