Лабораторні роботи 1 курс

Додаток Б

Приклад оформлення графіків

Н

Графік залежності сили електростатичної взаємодії від відстані між зарядами

21

Додаток В

Розміри умовних графічних позначень в електричних схемах

Позначення	Назва
	Елемент гальванічний
	Резистор постійний
	Резистор змінний
	Котушка індуктивності
	Конденсатор постійної ємності
	Конденсатор змінної ємності
	Лампа розжарювання
	Електронагрівач
	Плавкий запобіжник
	Контакт розбірного контактного з'єднання
	З'єднання контактне роз'ємне
	Контакти комутуючого пристрою: Замикаючі
	Розмикаючі
	Перемикаючі
	Замикаючі з сповільненням при спрацюванні
	22

Позначення	Назва
	Вимикач трьохполюсний
	Перемикач однополюсний
	Прилади вимірювальні:
	Показуючий
	Регіструючий
	Інтегруючий
	Діод
	Тиристор з керуванням по катоду
	Транзистор типу р - n -р
	Балон іонного приладу
	Котушка електромеханічного пристрою
	Сприймаюча частина електромагнітного реле
	Привід ручний, який приводиться в дію
	натискуванням кнопки
	Привід електромагнітний
	Привід за допомогою біметалу
	Заземлення

23

2. Завдання

1.Вивчити навчальне обладнання лабораторії фізики.

2.Вивчити правила техніки безпеки та пожежної безпеки при виконанні лабораторних робіт.

3.Вивчити правила підготовки, виконання, оформлення і захисту звітів лабораторних робіт.

3.Виконання лабораторної роботи.

1.Оглянути обладнання лабораторії та вислухати пояснення викладача.

2.Вивчити «Інструкцію №45 «З охорони праці для курсантів під час проведення лабораторних та практичних занять з фізики»» та «Інструкцію з пожежної безпеки»

3.Вивчити методичні рекомендації до підготовки, виконання, оформлення та захисту звіту лабораторних робіт.

Побудувати графік залежності F = f (t), у відповідності з вимогами

ЄСКД (Єдиної системи конструкторської документації).

Графік будувати на мал.1, використовуючи таблицю 1, для варіанту заданого викладачем, позначивши вісі координат та нанісши масштабні цифри.

Таблиця 1

Варіант	Величини	Одиниці	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	F	Н	1,0	1,5	2,5	3,5	4,0	5,5	6,0	7,0	8,0	9,5
	t	с	0,15	0,27	0,33	0,40	0,46	0,47	0,50	0,52	0,50	0,50
2	F	Н	0,1	0,25	0,35	0,45	0,53	0,60	0,68	0,75	0,78	0,80
	t	с	1	1,7	1,8	3,0	3,5	4,0	5,7	7,5	8,0	9,0
3	F	Н	0,10	0,15	0,25	0,35	0,40	0,55	0,60	0,70	0,80	0,95
	t	с	1,5	2,7	3,3	4,0	4,6	4,7	5,0	5,2	5,0	5,0
4	F	Н	1,0	2,5	3,5	4,5	5,3	6,0	6,8	7,5	7,8	8,0
	t	с	0,10	0,17	0,18	0,30	0,35	0,40	0,57	0,75	0,80	0,90

24

F, H

	O	t,c
		Мал.1 – Графік залежності F = f (t) варіант ___.
	4.	Контрольні запитання та завдання.
	4.1 Контрольні запитання.
	1.	Розкажіть провила техніки безпеки при роботі в лабораторії фізики.
	2.	Розкажіть правила пожежної безпеки при роботі в лабораторії фізики.
	3.	Назвіть умови отримання допуску до виконання лабораторної роботи.
	4.	Назвіть Вимоги до оформлення звіту лабораторної роботи.
	5.	Назвіть умови необхідні для захисту звіту лабораторної роботи.
	4.2 Контрольні завдання
	1.	Побудувати графік залежності, заданої викладачем.

Література

1.Методические указания к проведению лабораторних работ по физике /Под ред. Ю.Р. Мусина. – М.: МАИ, 1996.

2.Лабораторные занятия по физике / Под ред. Л.Л. Гольдина. – М.:

Наука, 1983.

3.Лабораторный практикум по физике: Пособие для вузов / Под ред. К.А.Барсукова. – М.: Высшая школа., 1988. – 351с.

25

Лабораторна робота №2 Тема: Дослідження законів кінематики та динаміки поступального руху.

Мета: 1. Формувати уміння проводити експериментальні дослідження. 2. Формувати переконання в дієвості закономірностей кінематики та

динаміки поступального руху.

Обладнання: лабораторний стенд, пристрій лабораторний «Машина Атвуда» ФМ-11М (пристрій ФМ-11М, електронний блок ФМ 1/1, нитка з двома основними вантажами по 0,05кг, калібровані вантажі: 0,01кг – 2 шт., 0,02кг –

4 шт., 0,05кг – 2 шт.).

Міри безпеки:

1.До роботи з пристроєм лабораторним «Машина Атвуда» ФМ-11М допускаються особи, ознайомлені з його будовою, принципом дії, мірами безпеки та отримавші допуск викладача до виконання лабораторної роботи.

2.Пристрій повинен бути заземленим.

3.Зміну режиму роботи та вимірювання виконувати строго у відповідності з пунктами 3.1.2.2 та 3.2.1.

4.До шківу, вантажів та нитки не прикладати великих зусиль.

5.Пристрій вмикати тільки на час перевірки його працездатності та досліджень.

6.При виявленні неполадків, виконання лабораторної роботи припинити, пристрій вимкнути (вимкнути вимикач 1-SF1 на лабораторному стенді) та повідомити викладача.

1.Теоретичні відомості

1.1 Основні поняття та закономірності кінематики поступального руху. 1.1.1 Основні поняття.

Переміщення тіла r – радіус-вектор, який починається в точці руху і закінчується в точці кінця руху тіла.

Шлях пройдений тілом S – довжина траєкторії руху тіла.

Миттєва швидкість тіла характеризує швидкість зміни його переміщення, шляху чи координати в заданий момент часу.

d

r

м

Швидкість переміщення υ =

,

dt

с

Модуль швидкості υ =

d

r

= dS .

dt

dt

= dx

Швидкість зміни координати

υx

dt

26

Миттєве прискорення тіла характеризує швидкість зміни його швидкості в заданий момент часу.

= d

υ

a

м

dt ,

с

2

=

d

υτ

Тангенціальне прискорення

aτ

– характеризує зміну величини

dt

(модуля) швидкості і направлене по дотичній до траєкторії.

=

d

υn

Нормальне прискорення

a

–

характеризує зміну напрямку

n

dt

швидкості і направлене нормально (перпендикулярно) до траєкторії.

1.1.2 Основні закономірності

Прискорення тіла рівне векторній сумі

і

.

aτ

an

=

+

a

aτ

an

Модуль тангенціального прискорення aτ = ddtυτ

Модуль нормального прискорення a	n	=	d		υ	n		=	υ2
			dt						R

R – радіус кривизни траєкторії в точці визначення прискорення

Модуль прискорення a = aτ2 + an2

Швидкість тіла при прискореному русі υ =υ0 + ∫t adt

0

υ0 – початкова швидкість тіла (швидкість при t = 0 )

Швидкість тіла при рівноприскореному русі υ =υ0 + at

Модуль швидкості при прямолінійному рівноприскореному русі

υ =υ0 + at

				t			t
Переміщення тіла при прискореному русі r = r0 + ∫ υ0							+ ∫adt dt
0							0

Координати тіла при прямолінійному рівноприскореному русі

x = x0 +υ0t + at2

2

27

x0 – початкова координата тіла (координата тіла при t0 = 0 )

Шлях пройдений тілом при прямолінійному рівноприскореному русі.

	S =υ0t +	at2	(1)
		2

1.2 Основні поняття та закономірності динаміки поступального руху. 1.2.1 Основні поняття

Інертність – властивість тіл зберігати стан спокою, або рівномірного прямолінійного руху.

Маса тіла m, (кг) – скалярна величина, яка є мірою інертності тіла. Сила F (Н) – векторна величина, що є мірою механічної дії на тіло з боку

інших тіл.
Імпульс тіла – кількісна міра руху тіла
p = mυ		кг м		(2)
		с

Імпульс сили – кількісна міра дії іншого тіла
	(Н с)
Fdt		(3)

Енергія E – кількісна міра руху і взаємодії всіх видів матерії. Енергія є скалярною функцією стану матерії.

Механічна енергія E , (Дж) – кількісна міра механічного руху і взаємодії тіл. Кінетична енергія EK – кількісна міра механічного руху тіл. Потенціальна енергія EП – кількісна міра взаємодії тіл зумовленої

консервативними силами.

Робота A – кількісна міра енергії, яка передається від одного тіла до іншого при їх механічній взаємодії.

			A = E2 − E1						(4)
1.2.2 Основні закономірності
Маса системи тіл рівна сумі мас окремих тіл
m = m1 + m2 +... + mn									(5)
Дії кількох сил незалежні.
Результуюча сила кількох сил рівна векторній сумі окремих сил.
		=		+		+... +			(6)
	F		F1		F2		Fn

28

Перший закон Ньютона: всяке матеріальне тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху доти, доки дія з боку інших тіл не змусить його змінити цей стан.

Другий закон Ньютона: прискорення, що його набуває тіло, прямо пропорційне до сили, яка діє на нього і обернено пропорційне до маси цього тіла: за напрямком прискорення збігається з силою.

F

(7)

a = m

Третій закон Ньютона: сили взаємодії двох тіл рівні за модулем і

направлені в протилежні сторони.

= −

F12

F21

Закони Ньютона виконуються тільки в інерціальних системах відліку.

З другого закону Ньютона (7)

d (mυ)

F = ma = m dυ

=

= dp

dt

dt

dt .

слідує

dp

(8)

= Fdt

Зміна імпульсу dp рівна імпульсу Fdt зовнішніх сил.

При відсутності зовнішніх сил

F = 0,

Fdt = 0 , а значить і

dp = 0

(9)

Тобто, якщо на тіло не діють зовнішні сили, то його імпульс з часом не

змінюється (закон збереження імпульсу тіла).

p1 = p2

– сталий

Імпульс системи тіл рівний векторній сумі імпульсів окремих тіл системи

p = p

+ p

+... + p

(10)

1

2

n

Якщо сума всіх зовнішніх сил, які діють на тіла системи, рівна нулю F = 0 (система замкнута), то сума імпульсів тіл системи залишається сталою при будь-яких механічних взаємодіях між тілами (закон збереження імпульсу

системи тіл)
p	+ p	+... + p	= p	+ p	+... + p	n2	(11)
11	21	n1	12	22

Примітка: При подвійній індексації параметрів перший індекс показує номер тіла, а другий – його стан.

Якщо центри мас взаємодіючих тіл до і після взаємодії лежать на одній прямій, то закон збереження імпульсу (11) можна записати в скалярному виді.

29

Наприклад, для двох тіл p11 ± p21 = p12 ± p22 , а враховуючи (2) маємо:

m1υ11 ± m2υ21 = m1υ12 ± m2υ22

(12)

1.3 Механічна енергія та робота

Механічна енергія тіла рівна сумі його кінетичної та потенціальної енергій

	E = EK + EП					(13)
Кінетична енергія тіла масою m, що рухається з швидкістю υ,
визначається формулою
	EK =	mυ2				(14)
		2
Потенціальна енергія тіла масою m в полі земного тяжіння, яке
знаходиться на висоті h , визначається формулою (при невеликих h )
EП = mgh						(15)
Потенціальна енергія пружно деформованого тіла
		EП =		kx2
					2
де k – коефіцієнт пружності матеріалу тіла,
х – величина деформації.
Елементарна робота dA, яку здійснює сила F при переміщенні тіла на
відстань dr , рівна:
	dA = (Fdr )= F cosαdr = F cosαdS					,
де α – кут між напрямом сили F і переміщенням dr .
Робота сили F	при переміщенні тіла на відстань S буде:
	A = ∫S dA =∫S F cosαdS
		0	0
З виразу роботи (4), також слідує
	A = E12 − E11 = ∆E ,					(16)

де E11 і E12 – механічна енергія тіла на початку і в кінці його руху

відповідно.

Якщо між тілами системи діють тільки консервативні сили, то рівняння (16) має місце і для системи n тіл

A = ∆E1 + ∆E2 +... + ∆En

30