- •Содержание Стр.
- •Введение
- •Техника безопасности Общие положения
- •Перед работой
- •Во время работы
- •После работы
- •Методические рекомендации к выполнению физического практикума
- •Содержание конспекта отчета по лабораторной работе
- •Вывод по лабораторной работе
- •Построение графиков
- •Оформление титульного листа
- •Расчет случайной ошибки
- •Лабораторная работа № 1 - 0
- •1.1. Случайные погрешности прямых измерений
- •В теории погрешностей в качестве единицы ширины доверительного интервала выбрана так называемая средняя квадратичная погрешность результата измерений:
- •1.2. Обработка результатов прямых измерений
- •1.3. Погрешность косвенных измерений
- •1.4. Обработка результатов косвенных измерений
- •1.5. Точность расчетов
- •1.6. Погрешности приборов
- •1.6. Некоторые измерительные инструменты и приборы Штангенциркуль
- •Пример:
- •Микрометр
- •Технические весы
- •При взвешивании необходимо выполнять следующие основные правила:
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 1-1 Определение ускорения свободного падения
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы, обработка результатов измерений:
- •Контрольные вопросы:
- •Краткая теория
- •Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса:
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Краткая теория
- •Описание установки, метод определения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 1-4 Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний
- •Краткая теория
- •Указания по технике безопасности
- •Задание 1 Определение момента инерции тел правильной геометрической формы Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1-5 Определение влажности воздуха с помощью психрометра Августа
- •Устройство психрометра и методика работы с ним
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1-6 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва пластины
- •Краткая теория
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы:
- •Краткая теория
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 1 – 8 Изучение закона сохранения энергии на примере маятника Максвелла
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы:
- •Приложения
Контрольные вопросы:
1. Дать определение коэффициента трения.
2. Определение коэффициента трения для горизонтальной и наклонной плоскости.
3. Причины возникновения трения.
4. Виды коэффициентов трения.
5. Объяснить полученные графики.
6. Как можно уменьшить силу трения.
7. Определение коэффициентов трения покоя и скольжения.
Пояснить баланс энергий формулы (3).
Лабораторная работа № 1 – 8 Изучение закона сохранения энергии на примере маятника Максвелла
Цель работы: изучить закон сохранения энергии
Оборудование:
1. Маятник Максвелла;
2. Линейка;
3. Секундомер;
4. Штангенциркуль.
Краткая теория
Маятник Максвелла представляет собой маховик с радиусом R на оси радиуса r (см. рис. 1).
Рис.
1.
Схема
маятника Максвелла
На эту ось с двух сторон наматываются нити, в результате чего маховик поднимается на высоту h. При освобождении маховик движется вниз и раскручивается под действием момента, создаваемого силами натяжения нитей
Линейное ускорение , направленное вниз, маятник приобретает под действием разности сил натяжения нитей и силы тяжести. Найдем это ускорение, пренебрегая силами сопротивления. Из следствия из второго закона Ньютона: ma = mg – T; согласно основному уравнению динамики вращательного движения: (*) . Учитывая, что момент инерции маховика: ( моментом инерции оси можно пренебречь, моментом инерции тела относительно оси называется сумма произведений масс всех материальных точек тела на квадраты их расстояний до оси), и выразив угловое ускорение через линейное: , уравнение (*) можно представить в скалярном виде: , тогда решая полученную систему уравнений:
Можно получить:
По закону сохранения и превращения энергии (в замкнутой системе энергия может переходить из одних видов в другие и предаваться от одного тела другому, но ее общее количество остается неизменнной), если маятник Максвелла спустится с высоты h, то часть его потенциальной энергии mgh перейдет в кинетическую энергию поступательного движения и кинетическую энергию вращательного движения , а часть пойдет на совершение работы А против сил сопротивления:
|
(1) |
Выразив угловую скорость маховика через линейную получим из (1):
|
(2) |
При равноускоренном движении без начальной скорости
Таким образом, измерив время спуска маятника Максвелла, можно найти его линейную скорость в нижней точке υ и, используя (2), определить работу сил сопротивления. Зная А, можно рассчитать момент сил сопротивления (моментом сил называется по формуле:
|
(3) |
Порядок выполнения работы
1. Штангенциркулем измерить диаметры маховика и оси, и найти их радиусы R и r соответственно.
2. Закрутить маятник, подняв его на высоту относительно исходного положения при этом сосчитать число оборотов маятника N.
Отпустить маятник и при помощи секундомера измерить время спуска до исходного положения t.
Измерить высоту вторичного подъема маятника . Полученные данные занести в таблицу.
Действия, описанные в пунктах 2 – 4 повторить 3 раза.
Рассчитать приближенное значение работы сил сопротивления по формуле и точное значение по формуле (2). Сравнить полученные значения. По точному значению А, используя формулу (3), рассчитать момент сил сопротивления. Результаты занести в таблицу.
7. Рассчитать и . Записать результат вычислений в виде: ,проделав необходимые округления.
8. Для одного эксперимента рассчитать фактическое линейное ускорение маятника Максвелла по формуле и сравнить его с теоретическим значением Объяснить расхождение.
Таблица
N |
|
|
t, c |
|
|
M, Н·м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|