Кинематика и динамика поступательного движения

Общий физический практикум Часть I МЕХАНИКАОГЛАВЛЕНИЕ Указания к выполнению лабораторных работ по механике 4 Математическая обработка результатов измерений 6 Лабораторная работа 1. Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда 13 Лабораторная работа 2. Изучение вращательного движения твердого тела 17 Лабораторная работа 3. Определение момента инерции и проверка теоремы Гюйгенса - Штейнера методом крутильных колебаний. Трифлярный подвес 21 Лабораторная работа 4. Определение момента инерции махового колеса и момента силы трения в опоре 26 Лабораторная работа 5. Изучение законов сохранения энергии и импульса при ударе 29 Лабораторная работа 6. Определение скорости полета пули методом баллистического маятника 34 Лабораторная работа 7. Изучение физического маятника 37 Лабораторная работа 8. Изучение колебательного движения с помощью математического маятника 40 Лабораторная работа 9. Определение ускорения свободного падения при помощи оборотного маятника 44 Лабораторная работа 10. Изучение сложения колебаний с помощью электронного осциллографа 46 Лабораторная работа 11. Исследование собственных колебаний струны методом резонанса 55 Лабораторная работа 12. Определение скорости звука в воздухе 58 Лабораторная работа 13. Определение модуля сдвига методом крутильных колебаний 60 Лабораторная работа 14. Изучение деформации растяжения 64 Приложение 1. Формулы для вычисления погрешностей 70 Приложение 2. Моменты инерции твердых тел, имеющих простую геометрическую форму 71 Приложение 3. Упругие характеристики некоторых металлов и сплавов 72 УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО МЕХАНИКЕ Глубокое усвоение физики вообще и механики в частности возможно путем изучения теории и в процессе ее применения для решения различных расчетных, качественных и экспериментальных задач.

С физическим экспериментом студент знакомится уже на лекционных занятиях по физике. Но приобщение его к экспериментальным методам и приемам начинается с лабораторного практикума по механике в курсе Физические лаборатории. Здесь применяются и теория, и, кроме того, формируются практические умения и навыки в проведении физических измерений, в обработке и представлении результатов.

Перечень работ, предлагаемых в данном Практикуме, предназначен для студентов- физиков и отвечает требованиям, предъявляемым к этому виду занятий, и имеет резерв работ и заданий к некоторым из них. Это позволяет использовать его при постановке практикума по физике для студентов других специальностей.

Практикум по механике содержит инструкции и методические указания к выполнению работ, построенных единообразно, по примерной форме цель работы, идея эксперимента, теория, экспериментальная установка, проведение эксперимента.

В заданиях к работе подробно описана методика эксперимента и даны указания к обработке результатов.

Качественное выполнение и успешная защита результатов лабораторных работ студентами невозможны без самостоятельной предварительной подготовки к лабораторным занятиям.

В процессе подготовки к очередному занятию, прежде всего, необходимо изучить по данному руководству описание выполняемой работы.

Однако, ограничиться только этим нельзя, так как теоретическое введение к каждой работе, приведенное в данном пособии, не может рассматриваться как достаточный минимум для глубокого понимания физических основ работы. Поэтому необходимо к каждой работе читать материал, соответствующий теме работы, по учебнику.

Нельзя приступать к работе без усвоения ее основных теоретических положений, не осознав логики процедуры измерений, не умея пользоваться измерительными приборами, относящимся к этой работе. Приступая к работе, студент должен твердо представлять цель данной работы, общий план работы, т.е. последовательность действий при проведении измерений. Это является главным основанием для допуска к работе при собеседовании с преподавателем в начале занятия. Приступая к выполнению лабораторной работы, студент должен осуществить сборку и настройку установки, соблюдая при этом указания настоящего руководства и правила техники безопасности.

Тщательность в подготовке приборов к измерениям и в проведении самих измерении является залогом хороших окончательных результатов. Правильность сборки проверяется преподавателем или лаборантом, после чего студент получает разрешения приступить к работе. Результаты измерений должны быть оформлены в виде краткого отчета.

В учебной лаборатории имеются примерные формы отчетов по каждой работе. В них показано, какие именно таблицы, графики, расчеты обязательны в отчетах. Отчеты должны содержать выводы, сделанные на основании результатов работы. Если есть необходимость, студент имеет право корректировать форму отчета, добиваясь максимальной на- глядности представления результатов. При обработке результатов измерений следует уделять большое внимание расчету погрешностей измерений и критическому анализу полученных результатов, который должен быть представлен в выводах.

Наличие отчетов и их защита являются основанием для зачета каждой работы и зачета по курсу Физические лаборатории. Рекомендуемая литератураТеория 1. В Яшкин Л.Я. Курс общей физики. Механика. М. Просвещение, 2. Архангельский М.М. Курс физики. Механика. М. Просвещение, 3. А Яворский Б.М. Курс физики, т. I. М. Высшая школа, 4. Савельев И.В. Курс общей физики.

Механика и молекулярная физика. М. Наука, 5. Савельев И.В. Курс физики, т. I. М. Наука, 6. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т. I. М. Наука, 7. Стрелков С.П. Механика. М. Наука, 8. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М. Наука, 9. Э Тиморева А.В. Курс общей физики, т. I. М. Физматгиз, 1961. Физические лаборатории1. Александров Н.В. Практикум по общему курсу физики.

Механика и акустика. М. Просвещение, 1964. 2. Каленков С.Г Соломахо Г.И. Практикум по физике. Механика М Высшая школа, 1990. 3. Кортнев А.В Рублев Ю.В Куценко А.Н. Практикум по физике М. Высшая школа, 1965. 4. Лабораторный практику по общей физики. Под. ред. Гершензона и Малова Е.М. М. Просвещение, 1985. 5. Руководство к лабораторным занятиям по физики. Под. ред. Гольдена Л.Л. М. Наука, 1964. 6. Салецкий А.М Слепков А.И. Динамика твердого тела. Лабораторный практикум М. издательство физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, 1997. 7. Физический практикум, ч. I Под. ред. Ромченко И.С М. издательство Московского инженерно-физического института, 1970. 8. Физический практикум.

Под. ред. Ивероновой В.И. М. Наука, 1967.

Математическая обработка результатов измерений

Например, импульсы р1 1,510,04 кгм с и р2 1,560,06 кгм с можно считать... к наибольшему её значению, которое может быть измерено по шкале прибор... В этом случае доверительный интервал расширяется и его границы могут б... Сначала найдем абсолютную и относительную погрешность суммы w m M . В нашем случае такими переменными являются S и t2.

Изучение кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда

Определим, например, время падения тела с высоты h 1,0 м при g равным ... Накладывают на правый груз перегрузок в 5-6 г. 6. Тщательно балансируют грузы, выбрав их массы в пределах 150 - 200 г ка... Измеряют время равноускоренного движения системы на пути, например, 1 ...

Изучение вращательного движения твердого тела

Тогда конечное положение груза будет находиться на уровне поднятой при... 2. 3.7 В моменты прохождения платформы через положение равновесия t 0, 0,... 2. 3.

Изучение законов сохранения энергии и импульса при ударе

Удар обычно протекает в течение тысячных или даже миллионных долей сек... 4. 5.2 отчета. Вычисляют коэффициенты восстановления энергии шаров. Вычисляют эффекти... Подставляя в формулу 5.9 различные значения отношения масс шаров, вычи...

Определение скорости полета пули методом баллистического маятника

В выводе необходимо сравнить результаты, полученные в первом и втором ... При таких малых перемещениях смещение маятника происходит практически ... Определение скорости полета пули методом баллистического маятника. соударения, в результате которых сталкивающиеся тела соединяются вмест... Поэтому прямое измерение скорости, т.

Изучение физического маятника

При достаточно малых отклонениях от положения равновесия колебания быв... Если маятник выведен из положения равновесия на некоторый угол, то сос... 3. 7. С помощью теоремы Гюйгенса - Штейнера рассчитывают момент инерции тела...

Изучение колебательного движения с помощью математического маятника

Результирующий момент силы натяжения нити и силы тяжести равен . 8.3 Угол - вектор, направленный от читателя вглубь, так как отсчет угл... На одном графике строят теоретическую и экспериментальную зависимости ... Проверка независимости периода колебаний математического маятника от е... 1.

Определение ускорения свободного падения при помощи оборотного маятника

В результате сложения этих сигналов, действующих по двум взаимно-перпе... Ручки Ось Y и Ось X смещают луч в соответствующих направлениях. Если отношение частот этих сигналов выражается рациональной дробью, то... полных колебаний. Для окончательной стабилизации картинки используют ручку Амплитуда син...

Исследование собственных колебаний струны методом резонанса

Явление резонанса заключается в следующем если частота вынуждающей сил... Приняв за начало координат одну из точек закрепления струны и направив... Итак, струна, закрепленная на двух концах, не может находиться в прост... отчета в порядке возрастания значения частот звукового генератора, при... 9.

Определение скорости звука в воздухе

Для предотвращения появления отраженной волны заглушка имеет прокладку... Между переменным напряжением на выходе звукового генератора и напряжен... Если измерить расстояние l между двумя положениями микрофона, соответс... Медленно перемещая микрофон к противоположному концу измерительной ска... Находят среднее значение скорости звука по всем измерениям.

Определение модуля сдвига методом крутильных колебаний

Для выведения маятника из положения равновесия, т. 13.13 Подставив, наконец, это выражение в уравнение 13.7 , находим мод... 13.14 Для модуля сдвига получается выражение. Измеряют расстояние l1 от оси вращения до середины одного из грузов. Если число колебаний N в первом и втором случаях одинаково, то формулы...

Изучение деформации растяжения

Винт 7 открепляется, измерительная каретка поднимается на уровень выбр... 34 . На нижнем конце проволоки вблизи зажима белой краской наносят кольцеву... Вычисляют площадь поперечного сечения проволоки S. 4.

Формулы для вычисления погрешностей

Формулы для вычисления погрешностей некоторых функций Вид функции Абсолютная погрешность Относительная погрешность q xz q xz q Cx C const q xn q sinx q ctgxx q cosx q tgxx q tgx q lgx Приложение 2. Моменты инерции тел, имеющих простую геометрическую форму Форма тела Моменты инерции Приложение 3 .

Упругие характеристики некоторых металлов и сплавов

Упругие характеристики некоторых металлов и сплавов Материал Модуль Юнга Е1010, Н м2 Модуль сдвига G1010, Н м2 Алюминий 7,05 2,63 Железо 19-20 7,7-8,1 Константан 16,3 6,11 Латунь 9,7-10,2 3,5 Медь 10,5-13,0 3,5-4,9 Сталь 20-21 7,9-8,9.