Механика – это раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение

 

ВВЕДЕНИЕ

Механика – это раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Выполнение лабораторных работ по механике способствует развитию у студентов навыков самостоятельной работы и помогает лучшему усвоению теоретического курса.

Работы в лабораториях кафедры физики выполняются студентами по специальному графику, который может не совпадать с последовательностью их расположения в данных методических указаниях. По графику может быть опережение теоретического курса, излагаемого на лекциях, и поэтому в описания работ включены основные теоретические сведения, необходимые для понимания сути лабораторной работы.

Подготовка теоретического материала лабораторной работы и окончательная обработка полученных данных может выполняться студентом вне лабораторного времени.

В процессе выполнения лабораторной работы студент углубляет и закрепляет теоретические знания по физике, знакомится с простейшими методами научных исследований в области физики и с физическими методами исследования, которые применяются в биологических и технических дисциплинах, овладевает методами математической обработки результатов физического эксперимента.

Лабораторные работы по механике позволяют проверить научно-теоретические положения отдельных явлений, законов, способствуют более глубокому их пониманию, развивают наблюдательность, внимание, память, прививают навыки в проведении измерений, учат пользоваться измерительными приборами, знакомят с оборудованием, аппаратурой, с техникой физического эксперимента.

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. С а в е л ь е в, И. В. Курс общей физики: учеб. пособие / И.В. Савельев. В 3 т. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. 3-е изд., испр. М.: Наука, 1987 (и др. издания). 350 с.

2. Курс физики: учеб. пособие для вузов / А.А. Детлаф [и др.]. 4-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 1973 (и др. издания). 384 с.

3. З и с м а н, Г. А. Курс общей физики / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. Т. 1. М.: Наука, 1967 (и др. издания). 336 с.

4. Г р а б о в с к и й, Р. И. Курс физики (для с.-х. ин-тов): учеб. пособие / Р.И. Грабовский. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1980 (и др. издания). 607 с.

Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ТЕЛ,

СКАТЫВАЮЩИХСЯ С НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Приборы и принадлежности:наклонная плоскость, тела вращения (цилиндр сплошной, шар, цилиндр полый), линейка. Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий [1, гл. III, § 24,… При изучении материала уясните, что любое движение твердого (недеформируемого) тела может быть представлено как…

Вывод расчетных формул

Рис. 1.1.  

Порядок выполнения работы

1. Установите наклонную плоскость под таким углом a, чтобы тела скатывались без скольжения. 2. Измерьте: длину l пути тела по наклонной плоскости; высоту подъема h;… 3. Вычислите:

Контрольные вопросы

 

1. Какое движение тела называется поступательным?

2. Какое движение тела называется вращательным?

3. Запишите выражение для кинетической энергии твердого тела, совершающего сложное (поступательное и вращательное) движение.

4. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

5. Запишите и поясните закон сохранения механической энергии при движении тела по наклонной плоскости.

6. Выведите рабочие формулы (1.5) и (1.17).

7. Зависят ли u, t_ск, а от формы, массы и размеров тел, скатывающихся с наклонной плоскости?

 

Лабораторная работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ПРИ ПОСТУПАТЕЛЬНОМ И ВРАЩАТЕЛЬНОМ

ДВИЖЕНИИ С ПОМОЩЬЮ МАШИНЫ АТВУДА

Цель работы:вычислить значения кинематических и динамических величин при поступательном и вращательном движении тел.

Приборы и принадлежности:машина Атвуда, электрический секундомер, набор перегрузков.

Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий [1, гл. I, § 3–5, гл. II, § 8, 9, 11, 17; 2, § 1.2; 1.3; 2.3; 3, § 3, 6, 11; 4, гл. I, § 5, 6, гл. II, § 7].

 

Описание лабораторной установки

И вывод расчетных формул

   

Порядок выполнения работы

1. Включите источник питания. 2. Опустите площадку приемного столика вниз. Поставьте тумблер… 3. Груз В поднимите вверх таким образом, чтобы его нижний срез оказался у деления шкалы с отметкой 10. Определите…

Контрольные вопросы

 

1. Запишите формулы пути и скорости при равнопеременном поступательном движении.

2. Запишите формулы углового перемещения и угловой скорости при равнопеременном вращательном движении.

3. Какова связь между линейной и угловой скоростью, между линейным и угловым ускорением?

4. На концах нити, перекинутой через неподвижный блок, укреплены два груза различной массы. Выберите систему отсчета и запишите второй закон Ньютона для каждого груза в отдельности.

5. Изменится ли натяжение нити (при движении грузов), если изменить массу перегрузка?

6. Как изменится ускорение системы, если увеличить массу грузов А и В, не изменяя массы перегрузка и силы трения?

7. Какой физический смысл имеет длина отрезка, отсекаемого графиком от начала отсчета по оси абсцисс?

 

Лабораторная работа 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАХОВОГО КОЛЕСА

Приборы и принадлежности: маховое колесо на одной оси со шкивом, секундомер, грузы, масштабная линейка. Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий [1, гл. I, § 5,… При изучении указанных пособий следует уяснить, что твердое тело можно представить как совокупность отдельных…

Описание лабораторной установки

И вывод расчетной формулы

Груз массой m, поднятый на высоту h от приемного столика, обладает потенциальной энергией mgh. Освобожденный без толчка груз начинает двигаться с…  

Порядок выполнения работы

1. Измерьте массу m груза, приводящего систему во вращение (масса груза может быть указана на нем или же определяется на весах). 2. Площадку приемного столика опустите вниз. Включите выпрямитель лабораторной… 3. Намотайте на шкив нить, зацепив петлей за прорезь в шкиве. Свободный конец нити пропустите в электромагнитный…

Контрольные вопросы

1. Дайте определение угловой скорости и углового ускорения, укажите единицы их измерения. Как направлены векторы угловой скорости и углового ускорения?

2. Запишите формулы, связывающие линейные и угловые характеристики движения (кинематические и динамические).

3. Запишите и сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Проведите его аналогию со вторым законом Ньютона для поступательного движения.

4. Дайте определение момента инерции материальной точки, твердого тела, назовите единицы его измерения.

5. Какие свойства тела характеризует его момент инерции? От чего зависит величина момента инерции?

6. Что называется моментом силы? Как определяется плечо силы?

7. Запишите закон сохранения энергии, используемый в данной работе.

8. Выведите расчетную формулу для определения момента инерции махового колеса.

9. В расчетную формулу для определения момента инерции входят масса груза, радиус шкива, высота, с которой падает груз, время падения груза. Какое влияние на результат вычислений окажет изменение массы, высоты падения груза?

 

Лабораторная работа 4. ИЗУЧЕНИЕ УПРУГИХ

ДЕФОРМАЦИЙ

Приборы и принадлежности: скамья с вертикальными стойками, индикатор, масштабная линейка, образцы исследуемых материалов. Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий [1, гл. II, § 14;… При изучении обратите внимание на то, что, несмотря на существование различных видов деформаций тел (одностороннее…

Описание лабораторной установки

И вывод расчетной формулы

Существует несколько методов определения модуля упругости. В данной работе используется метод, основанный на деформации изгиба. Установка для определения модуля упругости (рис. 4.3) состоит из подставки, на…  

Порядок выполнения работы

2. На середину стержня подвесьте приспособление для размещения грузов. Острие индикатора подведите под нижнюю грань стержня так, чтобы оно касалось… 3. Подвесьте один груз и определите стрелу прогиба по формуле l = Сn1,

Контрольные вопросы

1. Назовите виды упругих деформаций.

2. Сформулируйте закон Гука.

3. Опишите деформацию изгиба.

4. Опишите деформацию одностороннего растяжения.

5. Поясните физический смысл модуля упругости (Юнга).

6. Объясните расхождения между табличными значениями модуля упругости (приложение 1) и значениями, полученными вами в данной работе.

 

Лабораторная работа 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ

СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА МЕТОДОМ

БЕССЕЛЯ

Приборы и принадлежности: модель математического маятника, линейка, секундомер. Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий [1, гл. VI, § 45,… При изучении материала необходимо четко уяснить, что ускорение свободного падения, а следовательно, и сила тяжести…

Описание лабораторной установки

И вывод расчетной формулы

   

Порядок выполнения работы

2. Выведите математический маятник из положения равновесия, отклонив его на и по секундомеру определите время t1, в течение которого маятник… 3. Определите период колебаний по формуле . Полученное значение запишите в… 4. Повторите опыт еще два раза для n1 = 90, 100.

Контрольные вопросы

1. Равнодействующей каких сил является сила тяжести?

2. Как зависит величина силы тяжести и ускорения свободного падения от широты места?

3. Выведите формулу для периода колебаний математического маятника.

4. Зависит ли период колебаний от числа колебаний и от массы маятника?

5. Почему ускорение силы тяжести не вычисляют по формуле ? В чем преимущество метода Бесселя?

6. Выведите рабочую формулу (5.5).

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

П р и л о ж е н и е 1

Модуль упругости (Юнга) Е некоторых материалов

П р и л о ж е н и е 2

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных

Единиц и их наименование

  С О Д Е Р Ж А Н И Е   Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Рекомендуемая …