Физический практикум
Используя (10), можно вычислить
жүктеу/скачать 5.36 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Порядок выполнения работы
- Контрольные вопросы
- Теоретическое введение
- Описание работы
Используя (10), можно вычислить(20) Для неупругого удара, когда шары после взаимодействия, двигаясь вместе, отклоняются на угол , этот коэффициент вычисляется по формуле (21) Порядок выполнения работыПроверить, чтобы центры шаров лежали на одной горизонтали в плоскости дуги, на которой находится электромагнит. В соответствии с номером шара из таблицы выпишите массы двух стальных и одного пластилинового шаров. Для наблюдения упругого взаимодействия взять два стальных шара . Замкнуть цепь электромагнита, отклонить из положения равновесия шар с массой на угол . Разомкнуть цепь электромагнита и после первого центрального соударения шаров измерить соответственно углы и . Операции 4-5 повторить не менее пяти раз. Данные занести в таблицу 1. Для наблюдения неупругого взаимодействия взять стальной шар массой и пластилиновый массой . Повторить операции 4-5 не менее пяти раз и занести в таблицу 2. По формулам (12-16) вычисляют коэффициенты восстановления импульсов и энергий для упругих и неупругих соударений. Таблица 1
Таблица 2
Окончательный результат записать в виде доверительного интервала А) упругое взаимодействие , . (22) Б) неупругое взаимодействие , . (23) Контрольные вопросыСформулируйте законы сохранения импульса и механической энергии. Дать определение замкнутой системы. Какая энергия называется кинетической? Потенциальной? Какие поля называются потенциальными? Какие силы называются консервативными и диссипативными? Какие удары называются абсолютно упругими и абсолютно неупругими? Вывести рабочую формулу. Лабораторная работа № 17 Определение ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда Цель работы: изучение законов кинематики и динамики поступательного движения. Экспериментальное определение ускорения свободного падения. Приборы и принадлежности: Экспериментальная установка – машина Атвуда, набор перегрузков. Теоретическое введениеМеханическим движением называют простейший вид движения – перемещение материальной точки (в дальнейшем мы будем называть ее телом) относительно других тел с течением времени. Тело, относительно которого рассматривается движение, называют телом отсчета. Система координат и часы связанная с телом отсчета называется системой отсчета. П (1) которое называют векторным кинематическим уравнением движения. Ему эквивалентны три скалярных уравнения, которые в декартовой системе координат имеют вид Рисунок 1 х = х(t) у= у(t) z = z(t) (2) Уравнения (2) называют кинематическими уравнениями в параметрической форме. К кинематическим величинам относятся следующие величины: Траектория – линия, описываемая движущимся телом в пространстве; Вектор перемещения - вектор, соединяющий начальную и конечную точки перемещения: = - , (3) где и - радиус-векторы, определяющие начальное и конечное положения тела; Путь - длина участка траектории, пройденного телом с момента отсчета; Скорость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту движения и его направление; Мгновенной скоростью (скоростью в данной точке траектории) называют величину, равную первой производной радиус-вектора по времени (4) Численное значение мгновенной скорости определяется из соотношения (5) Оно равно первой производной пути по времени. Вектор мгновенной скорости всегда направлен по касательной к траектории движения материальной точки (рисунок 1). Ускорение – характеризует быстроту изменения скорости во времени по величине и направлению.Вектор ускорения представляют в виде суммы двух ускорений – тангециального и нормального (рисунок 2). (6) Численное значение ускорения определяется по формуле (7) В Рисунок 2 ектор совпадает с направлением скорости в данной точке траектории, т.е. направлен по касательной к траектории в этой точке. Нормальная составляющая ускорения направлена по нормали к траектории в данной точке, вдоль радиуса кривизны траектории, к центру кривизны. Она характеризует изменение скорости по направлению и вычисляется по формуле (8) Тангенциальная составляющая ускорения определяет быстроту изменения величины скорости и равна производной скорости по времени (9) В случае равномерного прямолинейного движения ускорение находится по формуле (10) Если , то . Величина пути при этом вычисляется по формуле (11) Знак «плюс» – для равноускоренного, «минус» – для равнозамедленного движений. Законы динамики поступательного движения сформулированы Ньютоном. 1) закон Ньютона. Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие других тел не выведет его из этого состояния. Способность тел сохранять исходное состояние (покоя или равномерного движения) называют инертностью. Мерой инертности является скалярная величина – масса тела. Мерой воздействия тел друг на друга является сила. Сила – вектор, совпадающий по направлению с направлением воздействия. закон Ньютона. ускорение, приобретаемое телом под действием силы, прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе тела , (12) Если на тело действует одновременно несколько независимых сил, то по принципу суперпозиции сила во 2-ом законе Ньютона равна их геометрической сумме (13) закон Ньютона. Силы взаимодействия двух тел равны по величине и противоположны по направлению (14) Эти силы приложены к разным телам. Механика оперирует с силами, обусловленными гравитационными электромагнитными взаимодействиями: Силой тяготения , (15) где и – массы тел, r – расстояния между ними, – гравитационная постоянная; Силой тяжести вблизи поверхности Земли , (16) где – ускорение свободного падения; Силой трения , (17) где - коэффициент трения, - сила нормального давления; Силой упругости , (18) где k- коэффициент жесткости, x- величина упругой деформации тела. Описание работыИспользуемая в данной работе лабораторная установка (машина Атвуда) позволяет наблюдать и исследовать равномерное и равнопеременное поступательные движения. Конкретная цель работы – определение величины ускорения свободного падения в воздухе. Рисунок 3 Н а рисунке 3 приведена принципиальная модель установки. Через легкий блок, вмонтированный на подшипнике таким образом, чтобы он мог вращаться с пренебрежительно малым сопротивлением, перекинута нить, на обоих концах которой закреплены грузики одинаковой массы М. Система находится в равновесии. Если на один из грузиков добавить перегрузок малой массы m, то грузики начнут двигаться с некоторым ускорением а и пройдут путь . На кольце А перегрузок задерживается, далее грузики движутся равномерно и проходят до основания установки путь . Рисунок 4 В моменты снятия перегрузка и касания правым грузиком основания установки на секундомер, вмонтированный в установке, подаются сигналы, так что время t, прохождения пути с постоянной скоростью, фиксируется. Зная массы грузиков и перегрузка, пути и и время t , можно вычислить ускорение свободного падения g. На рисунке 4 указаны силы, действующие на правый и левый грузики при их равноускоренном движении: и – силы тяжести; и - силы реакций нитей. Если считать, что нить нерастяжима, то ускорения грузиков будут одинаковы: . Пренебрежение массами блока и нити по сравнению с массой грузиков определяет равенство и сил реакций: . Тогда динамические (по 2–му закону Ньютона) уравнения грузиков в скалярной форме будут иметь вид (19) (20) Уравнения (19) и (20) записаны с учетом выбранного направления оси у. После вычитания в правой и левой частях из (19) и (20) получим (21) Откуда имеем (22) Путь правый грузик прошел с ускорением а за время t без начальной скорости (23) жүктеу/скачать 5.36 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|