- •Описание лабораторной установки:
- •Список заданий:
- •Лабораторная работа № 4 «упругий центральный удар».
- •Вопросы для допуска к работе:
- •I. Уметь отвечать на следующие вопросы:
- •II. Иметь в протоколе:
- •Краткая теория вопроса
- •Список заданий:
- •Лабораторная работа №5 «гармонические колебания».
- •Вопросы для допуска к работе:
- •Список рекомендуемой литературы:
- •Краткая теория
- •Задания
- •Вопросы для получения зачёта:
- •Краткая теория вопроса
- •Список заданий
- •Вопросы для зачета
- •Список заданий:
- •Для получения зачета необходимо:
- •1. Представить отчет по установленной форме.
- •2. Уметь:
- •3. Уметь отвечать на вопросы типа:
- •Список рекомендуемой литературы:
- •Краткая теория вопроса:
- •Список заданий:
- •Задания и указания к их выполнению:
- •Для получения зачета необходимо:
- •Лабораторная работа №10 «определение скорости распространения звуковых волн в воздухе и твердых телах»
- •Вопросы для допуска к работе
- •Литература
- •Сведения из теории
- •I. Распространение колебаний в упругой среде.
- •II. Уравнение плоской бегущей волны.
- •III. Уравнение стоячей волны.
- •IV. Резонанс звуковых колебаний.
- •Задания и указания к выполнению работы:
- •«Изучение образования стоячих волн в закрепленной струне».
- •Вопросы для допуска к работе
- •Литература
- •Краткая теория
- •Задания и указания к их выполнению:
- •Лабораторная работа № 12 «изучение законов кинематики и динамики поступательного движения на машине атвуда».
- •Описание приборов, используемых при выполнении работы:
- •Список заданий:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
«ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИКИ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА, БРОШЕННОГО
ПОД УГЛОМ К ГОРИЗОНТУ».
Цель работы: изучение способов описания движения материальной точки на примере тела, брошенного под углом к горизонту.
Вопросы для допуска к работе:
1. На какие простейшие виды движения удобно разложить движение тела, брошенного под углом к горизонту?
2. С каким ускорением происходит это движение?
3. Как найти уравнение траектории движения тела, если известны уравнения его движения? Что понимают под термином «траектория движения»?
4. Иметь протокол выполнения лабораторной работы и знать ход выполнения работы.
Краткая теория:
Движение тела, брошенного под углом к горизонту, является примером криволинейного движения. При действии сил, зависящих от времени, координат, и скорости решение задачи является достаточно сложным. Это решение упрощается для случая действия постоянной силы. В частности, если дальность и высота полета тела малы по сравнению с радиусом Земли, такой постоянной силой является сила тяжести. Причем это постоянство относится как к величине, так и к направлению действия силы тяжести.
Найдем закон движения тела под действием силы тяжести, когда вектор начальной скорости направлен под углом к горизонту. Свяжем систему отсчета с Землей, и будем считать ее инерциальной. Силами сопротивления воздуха пренебрегаем. Систему координат выбираем так, чтобы ось OY была направлена вертикально вверх, а вектор скорости лежит в плоскости XOY (см. рис. 1).
Уравнение движения тела при этих условиях имеет вид:
mg = ma
Запишем это уравнение в проекции на оси X и Y:
Вывод: движение вдоль оси X равномерное.
Вывод: движение вдоль оси Y равноускоренное.
Теперь нетрудно найти и закон движения тела, брошенного под углом к горизонту:
Ось X:
, при t = 0, C1= x0
Ось Y:
, при t = 0, C2=Voy
Найдем уравнение, по которому можно найти координату «Y».
Итак, найдены уравнения, описывающие движение тела брошенного под углом к
горизонту:
Эти уравнения полностью описывают движение тела. Значения Yox и Yoy найдем, воспользовавшись рис. 1:
|
Рис. 1 |
С учетом этого уравнения движения можно записать следующим образом:
Это параметрические уравнения движения. Они позволяют найти уравнение траектории y=y(x). Для этого необходимо из первого уравнения выразить время и подставить его во второе уравнение. Самостоятельно вывести уравнение траектории и сделать вывод о виде траектории движения тела, брошенного под углом к горизонту.
Исследование уравнения траектории и параметрических уравнений движения позволяет:
1. Определить горизонтальную дальность полета при заданном угле вылета тела.
2. Найти значение угла, при котором горизонтальная дальность полета будет максимальна, при заданных начальных условиях.
3. Максимальную высоту подъема тела.
4. Общее время полета и момент времени, когда будет достигнута максимальная высота подъема.
5. Определить значение угла, под которым необходимо произвести выстрел, чтобы попасть в точку с заданными координатами.
Исследование произвести самостоятельно при подготовке к выполнению лабораторной работы дома.
Описание лабораторной установки:
При выполнении данной работы используется щит, укрепленный вертикально. На поверхности щита через 5 см пересекаются линии координатной сетки. Точки пересечения имеют сквозные отверстия, используя которые укрепляют ударный датчик и баллистический пистолет. На корпусе баллистического пистолета укреплен угломер, служащий для отсчета угла наклона к горизонту.
Список заданий:
Задание 1: Экспериментально определить скорость вылета шарика из баллистического пистолета.
Метод определения скорости студент может выбрать самостоятельно, воспользовавшись уравнением траектории или законом сохранения механической энергии. Для более точного определения значения скорости вылета измерения произвести не менее 10 раз и оценить ошибку в определении значения скорости.
Задание 2: Используя уравнение траектории, начальные условия и значение скорости вылета шарика, а также угол (задается преподавателем) рассчитать траекторию полета шарика. Результаты вычислений представить в виде таблицы:
-
1
2
3
4
5
6
7
8
…
X
Y
Расчет производить до первого отрицательного значения «Y». Значения координаты «X» изменять через 5 см. Первые значения координат равны начальным координатам. Число столбцов определить исходя "из максимальной дальности полета, которую рассчитать по выведенной при подготовке к работе формуле.
Задание 3: Определить, под каким углом необходимо произвести выстрел, чтобы попасть в точку, координаты которой заданы.
Задание 4: Определить угол, под которым нужно произвести выстрел при данных значениях скорости и начальных координатах, чтобы дальность полета была максимальна.
Задание 5: Определить, под каким углом необходимо произвести выстрел, чтобы попасть в точку X<Xmax.
Задание 6: Для точки, указанной преподавателем, найти значения радиуса кривизны траектории, нормального и тангенциального ускорения.
Лабораторная работа № 4 «упругий центральный удар».
Цель работы: экспериментальное изучение закономерностей при центральном упругом ударе.