Северо-казахстанский
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. М. КОЗЫБАЕВА
Дьяченко Лариса Александровна
Методические указания по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Механика и молекулярная физика»
для специальности 5В061100 «Физика и астрономия»
г. Петропавловск
2014 г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Северо-Казахстанский государственный университет
им. М. Козыбаева
Дьяченко Лариса Александровна
Методические указания по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Механика и молекулярная физика»
для специальности 5В061100 «Физика и астрономия»
г. Петропавловск
2014 г.
Рецензент
Гусаков В.П., к.ф.-м.н., профессор, академик МАИН
Разработчики:
1. Дьяченко Лариса Александровна
Методические указания содержат лабораторные работы по «Механике и молекулярной физике», выполняемые на реальных лабораторных установках и оборудовании. Работы представлены кафедрой «Физика» в физическом практикуме в рамках курса общей физики. Данные методические указания включают в себя теоретический материал, описание лабораторных работ, вопросы к допуску и контрольные вопросы. К некоторым работам предлагается форма отчета. Большой теоретический материал может быть использован в качестве самостоятельной работы студентов в рамках кредитной технологии обучения для самостоятельной подготовки студентов. Методические указания предлагается в качестве учебного пособия для студентов специальности 5В061100 «Физика и астрономия».
Данные методические указания в электронном виде можно получить в лаборатории «Механики и молекулярной физики» и в «Электронной библиотеке» СКГУ.
Система менеджмента качества СКГУ им. М.Козыбаева
сертифицирована на соответствие требованиям ISO 9001:2008
Лабораторная работа № 1 изучение законов движения на машине атвуда
ЦЕЛЬ: изучение законов равномерного и равноускоренного движения, проверка второго закона Ньютона.
ОБОРУДОВАНИЕ: Машина Атвуда, набор перегрузков, миллисекундомер.
Теоретическая часть
Основным понятием механики является понятие движения, т.е. перемещения тела по отношению к другим телам. Без этих тел мы не можем говорить о движении, которое всегда относительно. Абсолютное движение тела безотносительно к другим телам лишено смысла.
Относительность движения связана с относительностью самого понятия пространства. Мы не можем говорить о положении в абсолютном пространстве, независимо от находящихся в нем тел, а лишь о положении относительно каких-то тел.
Совокупность тел, которые условно считаются неподвижными и по отношению к которым рассматривается движение других тел, называется в физике системой отсчета. Систему отсчета можно выбирать произвольно бесчисленным множеством способов. При этом движение какого-либо тела в разных системах отсчета будет выглядеть различно. Если система отсчета совпадает с самим телом, то в ней тело будет покоиться, а в других – двигаться, причем в разных системах по-разному, т.е. по различным траекториям.
Различные системы отсчета являются равноправными иодинаково допустимыми при исследовании движения какого-либо тела. Однако физические явления протекают различно в разных системах отсчета. Поэтому существует возможность различать разные системы отсчета. Естественно выбрать систему отсчета таким образом, чтобы явления природы выглядели в ней наиболее просто.
Рассмотрим тело, находящееся настолько далеко от других тел, что оно не испытывает воздействий со стороны последних. Такое тело называется свободно движущимся.
Разумеется, условия свободного движения могут реально осуществляться лишь с большей или меньшей степенью точности, но принципиально можно представить себе, что тело со сколь угодно большой степенью точности не взаимодействует с другими телами.
Свободное движение, как и другие виды движения, выглядит различно в разных системах отсчета. Если, однако, в качестве системы отсчета выбрать систему, связанную с каким-либо свободно движущимся телом, то в такой системе свободное движение других тел выглядит особенно просто: оно происходит равномерно или, как говорят иначе, с постоянной по величине и направлению скоростью. Это утверждение составляет содержание так называемого закона инерции, впервые открытого Галилеем. Система отсчета, связанная со свободно движущимся телом, называется инерциальной системой отсчета. Закон инерции называют также первым законом Ньютона.
Инерциальных систем существует бесконечное множество, а закон инерции – один из основных законов природы.
Все законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета, которые являются, таким образом, физически не отличимыми друг от друга или эквивалентными.
Этот закон, один из важнейших в физике, называемый принципом относительности движения, лишает всякого смысла понятия абсолютного пространства, абсолютного покоя и абсолютного движения.
Так как все физические законы формулируются одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчета, в то время как в различных неинерциальных системах эти формулировки отличаются, то естественно изучать все физические явления именно в инерциальных системах отсчета.
Фактически используемые в физических экспериментах системы отсчета являются инерциальными лишь с большей или меньшей степенью точности.