Цель работы:найти значения 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, 36, 38, 41, 42; 2, гл. III, § 3.3, гл. IV, § 4.2; 3, гл. II, § 6, гл. III, § 11; 4, гл. IV, § 21, 22].
При изучении материала уясните, что любое движение твердого (недеформируемого) тела может быть представлено как наложение поступательного и вращательного движений.
При поступательном движении любая прямая, мысленно проведенная в теле, перемещается параллельно самой себе, при этом тело может двигаться как прямолинейно, так и криволинейно.
При поступательном движении все точки тела движутся с одинаковыми скоростями и ускорениями. Поэтому для кинематического описания поступательного движения тела достаточно описать движение какой-либо одной точки. Обычно описывают движение центра масс (центра инерции) тела, под которым понимают такую точку, в которой можно считать сосредоточенной всю массу тела, а все внешние силы – приложенными к ней.
Необходимо иметь в виду, что в отличие от поступательного при вращательном движении все точки твердого тела движутся по окружностям, центры которых расположены на одной прямой, называемой осью вращения. При этом ось может быть как неподвижной, так и двигаться. В последнем случае говорят, что тело вращается около движущейся оси. Например, вращение цилиндра, катящегося по наклонной плоскости.
При подготовке к лабораторной работе также изучите закон сохранения механической энергии. Он применим в системе взаимодействующих тел при выполнении следующих условий:
а) система должна быть замкнутой (на тела системы не действуют внешние силы или суммарная работа всех внешних сил равна нулю);
б) внутри системы могут действовать консервативные силы (сила тяжести, сила упругости, сила гравитационного взаимодействия), работа которых не зависит от формы траектории;
в) внутри системы должны отсутствовать неконсервативные (диссипативные) силы, в частности сила трения (кроме сил трения покоя) и силы неупругих деформаций, иначе механическая энергия системы будет рассеиваться, превращаясь во внутреннюю энергию.