|
|
Изучение движения тела, брошенногоСтр 1 из 5Следующая ⇒ Методические указания к лабораторной работе по курсу общей физики раздел: «Механика. Механические колебания. Статистическая физика и термодинамика»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Изучение методов измерений линейных размеров и объема
Стерлитамак Цель работы: ознакомится с устройством штангенциркуля и микрометра; приобрести навыки работы с этими приборами по измерению линейных размеров; научиться обрабатывать результаты измерений. Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, набор тел. Измерить какую-либо величину – означает сравнить ее с эталонной величиной, принятой за единицу. Например, измерить длину какого-либо тела – значит, сравнить ее с единицей длины (метром, сантиметром и т.д.). По методу получения числового результата все измерения подразделяют на прямые и косвенные. Прямыми являются измерения, числовое значение величины которых получают в результате непосредственного измерения (с помощью меры или измерительного прибора). Примечание: мерой длины в метрологии считается метр, сантиметр, миллиметр и их производные (микрометр, ангстрем и т.д.). Измерительными приборами разных классов являются: линейка, штангенциркуль, микрометр, секундомер, термометр, весы и др. В результате любого измерения мы получаем не истинное значение измеряемой величины, а лишь приближенное. Различают погрешности: систематические, случайные, промахи. При выполнении прямых измерений чаще всего приходится учитывать только две погрешности: а) инструментальную (систематическую), б) погрешность отсчета (случайная). Источники других погрешностей могут и должны быть по возможности устранены. Инструментальная погрешность обычно указывается в паспорте приборов или на самих приборах. Ее величина не должна превышать половины цены деления. Погрешность отсчета в этих случаях также считается равной половине цены деления шкалы прибора. Тогда общую погрешность измерения будем принимать равной сумме составляющих двух вышеуказанных погрешностей. Следовательно, погрешность прямого измерения (абсолютная погрешность) будет равна цене деления шкалы прибора. Примечание: значение наименьшего деления шкалы измерительного инструмента называется ее ценой деления. Для измерения линейных размеров тел употребляются масштаб и нониус. Масштабом называется линейка, разделенная чаще всего на сантиметры и миллиметры. Нониусом называется дополнительная линейка к обычному масштабу, позволяющая повысить точность измерения. В штангенциркулях используют линейный нониус. Линейный нониус - линейка, скользящая вдоль основного масштаба.
Рис. 1 На этой линейке нанесены Чаще всего их общая длина равна (n –1) наименьших делений основного масштаба, в нашем случае одно деление нониуса равно Это обстоятельство дает возможность измерять с помощью нониуса десятые доли делений масштаба. Если будет совпадать не первое, а 1) отсчитывается 2) определяется, какое деление нониуса совпадает с делением масштаба. Если совпадает
Штангенциркуль Штангенциркулем измеряются линейные размеры тел небольших величин. Основной его частью является линейка
Рис. 2. Штангенциркуль Для измерения длины предмета его зажимают между ножками прибора. Диаметр цилиндрической выемки, внутренний диаметр трубы можно измерить с помощью выступов (губок) штангенциркуля
Рис. 3 Микрометр Измерение небольших длин с большей точностью обычно производится микрометром. Микрометр состоит из стальной скобы, к которой приварена трубка Целые миллиметры отсчитывают по числу открытых барабаном делений на шкале трубки Задание 1. Определение объема параллелепипеда. Как известно, объем параллелепипеда 1. С помощью штангенциркуля провести измерения параметров 1. 2. Повторить измерения не менее 3 раз, в разных точках параллелепипеда. 3. По формуле определить объем параллелепипеда. 4. Найти относительную и абсолютную погрешности измерения. 5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 1: Таблица 1.
1. Запишите результат в виде: Задание 2. Определение объема цилиндра. Объем цилиндра определяется 1. С помощью штангенциркуля определить высоту 2. С помощью микрометра измерить диаметр 3. Повторить измерения не менее 3 раз. 4. Найти относительную и абсолютную погрешности измерения. 5. По формуле определить объем цилиндра. 6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 2: Таблица 2
7. Запишите результат в виде: Задание 3. Определение объема произвольного тела. Контрольные вопросы 1. Какие бывают измерения? 2. Какие бывают погрешности? 3. Как оценивают погрешности при прямых измерениях? 4. Что называют абсолютной и относительной погрешностями измерения? 5. Чем на практике ограничивается число повторных измерений? 6. В каких случаях можно ограничиваться однократным измерением и как при этом вычисляется абсолютная и относительная погрешности? 7. Каков принцип устройства штангенциркуля и микрометра? Что понимается под нониусом? Как пользоваться шкалами нониуса? 8. Что такое объем? В каких единицах измеряется объем? 9. Объясните, как рассчитывали погрешности измерений в работе. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для инженерно-технических специальностей вузов - М.: Academia, 2006 2. Александров И.В. и др. Современная физика [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов всех форм обучения, обучающихся по техническим и технологическим направлениям и специальностям - Уфа: УГАТУ, 2008. 3. Гринкруг М.С., Вакулюк А.А. Лабораторный практикум по физике [Электронный ресурс] - СПб: Лань, 2012.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В ГОРОДЕ СТЕРЛИТАМАКЕ
Методические указания к лабораторной работе по курсу общей физики раздел: раздел: «Механика. Механические колебания. Статистическая физика и термодинамика»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Изучение законов кинематики Поступательного движения
Стерлитамак Цель работы: проверить экспериментально законы кинематики для равномерного и равнопеременного движений. Приборы и принадлежности: машина Атвуда, секундомер, набор грузов (перегрузков). Машина Атвуда предназначена для исследования законов движения тел в поле тяготения и позволяет получить как равномерное, так и равноускоренное движение тел.
В тот момент, когда груз Таким образом, система грузов до кольца под действием перегрузков движется ускоренно, проходя путь Задание 1. Определение ускорение тел из закона скорости равноускоренного движения. Как уже было отмечено, если в подготовленной для проведения эксперимента машине Атвуда выключить электромагнит, то скорость системы грузов будет меняться по закону:
так как начальная скорость
где Время равноускоренного движения
Измерения: 1. Положите на груз 2. Опустите груз 3. Установите кольцо 4. Измерьте время 5. Опыт повторить не менее 3-х раз для разных значений пути равномерного движения. Расстояние изменяют путем перемещения столика. Для каждого расстояния рассчитать скорость. Они должны быть приблизительно одинаковы. Усреднить скорости 6. При тех же условиях определите время равноускоренного движения грузов (от начала движения до кольца 7. Вычислите по формуле (2) значение ускорения
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1. Таблица 1
Найдите погрешность при определении ускорения Задание 2. Определение ускорения из закона пути равноускоренного движения. Известно, что пройденный путь за время
В нашем эксперименте начальная скорость
При тех же перегрузках, что и в первом задании, измерьте расстояние Результаты вычислений и измерений вынесите в таблицу 2. Таблица 2
Сравните значение ускорения, полученное во втором задании, с ускорением, определенном в первом задании. Задание 3. Определение ускорения свободного падения тел. Эксперимент, проведенный по определению ускорения движения тел на машине Атвуда, позволяет определить ускорение свободного падения тел
Нить нерастяжима, поэтому ускорение Решая систему уравнений (7) и (8) совместно, находим
Подставляя в формулу (9) ускорение Контрольные вопросы 1. В чем состоит основная задача кинематики? 2. Что называется перемещением, траекторией? Что такое путь? 3. Какие движения называются равномерными и какие неравномерными? 4. Что называется скоростью равномерного прямолинейного движения? Единица его измерения. 5. Что такое мгновенная скорость и каков ее физический смысл? 6. Что такое средняя скорость? Как ее вычислить? 7. Как подсчитывается путь при неравномерном движении? 8. Что называется ускорением равнопеременного движения? Какими единицами оно измеряется? 9. Напишите закон скорости при равнопеременном движении. 10. Напишите закон пройденного пути при равнопеременном движении. 11. Начертите графики зависимости пути, скорости, ускорения от времени для равномерного и равнопеременного движения. 12. Объясните, как рассчитывали погрешность измерений в работе. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для инженерно-технических специальностей вузов - М.: Academia, 2006 2. Александров И.В. и др. Современная физика [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов всех форм обучения, обучающихся по техническим и технологическим направлениям и специальностям - Уфа: УГАТУ, 2008. 3. Гринкруг М.С., Вакулюк А.А. Лабораторный практикум по физике [Электронный ресурс] - СПб: Лань, 2012.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В ГОРОДЕ СТЕРЛИТАМАКЕ
Методические указания к лабораторной работе по курсу общей физики раздел: раздел: «Механика. Механические колебания. Статистическая физика и термодинамика»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 Под углом к горизонту
Стерлитамак Цель работы: исследование криволинейного движения тела; проверка законов кинематики движения тела, брошенного под углом к горизонту. Приборы и принадлежности: пистолет баллистический, масштабная линейка, копировальная бумага, деревянная плита. Краткая теория Если тело брошено с начальной скоростью
Движение тела можно рассматривать как сумму двух движений: а) равномерного вдоль горизонтальной оси
б) (равноускоренного) равнопеременного по вертикальной оси
Координаты
Исключая из этих выражений время, получим уравнение траектории движения:
Вводя обозначение для постоянных коэффициентов
Это уравнение параболы. Таким образом, тело, брошенное под углом к горизонту, движется по параболе, в уравнение которой в качестве постоянных членов входят угол наклона Задание 1. Рассчитать, под каким углом
Выстрел произвести не менее 3 раз и по среднему значению высоты подъема
В это выражение угол
Подставив (9) в (8), приведем его к виду
Введем обозначения
Решая (10) относительно
По значениям Задание 2. Осуществив выстрел из пистолета, экспериментально проверить правильность расчетов. а) установить пистолет под углом Положите на брусок лист чистой бумаги, поверх которой копировальную бумагу и проведите 3 проверочных выстрела. Измерив значения б) установите пистолет под углом
Задание 3. По данным эксперимента вычислить время полета шариков для углов
Контрольные вопросы 1. Что называется траекторией движения? Какова траектория движения тела, брошенного под углом горизонту? 2. Почему при разложении скорости 3. Как модуль полного ускорения тела, движущегося по криволинейной траектории, связан с модулями тангенциального и нормального ускорений? 4. Может ли модуль полного ускорения при криволинейном движении быть направленным по касательной? по нормали? 5. Выведите формулу для расчета угла, под которым нужно бросить тело, чтобы оно попало в точку с заданными координатами 6. Расскажите о законе всемирного тяготения. От чего зависит ускорение своб. падения? 7. Выведите формулы для расчета I, II и III космической скорости. 8. Чему равно ускорение своб. падения в центре Земли. Нарисуйте график зависимости ускорения свободного падения от расстояния от центра Земли. 9. Где выше может прыгнуть «Незнайка» – на Луне или на Земле? Почему? 10. Как определяли начальную скорость пули баллистического пистолета? 11. Как задается траектория движения при движении тел в нескольких направления? 12. Что такое параметрическое задние движения? Как получить уравнение траектории из параметрических уравнений движения? РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для инженерно-технических специальностей вузов - М.: Academia, 2006 2. Гринкруг М.С., Вакулюк А.А. Лабораторный практикум по физике [Электронный ресурс] - СПб: Лань, 2012. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В ГОРОДЕ СТЕРЛИТАМАКЕ
Методические указания к лабораторной работе по курсу общей физики раздел: раздел: «Механика. Механические колебания. Статистическая физика и термодинамика»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 Исследование законов движения твердого тела
Стерлитамак Цель работы - ознакомление со сложным движением твердого тела и изучение закона сохранения энергии на примере движения маятника Максвелла. Приборы и принадлежности: установка лабораторная «Маятник Максвелла ФМ 12», кольца, штангенциркуль. Краткая теория Общий вид установки, используемой в настоящей работе, представлен на рис. 1. Маятник Максвелла представляет собой металлический диск 1, в середине которого укреплен металлический стержень 2. К концам этого стержня прикреплены две крепкие (капроновые) нити 3. Они наматываются на стержень (от концов его к диску). Диск маятника представляет собой непосредственно сам диск и сменные кольца, которые закрепляются на диске. При освобождении маятника он начинает движение: поступательное вниз и вращательное вокруг своей оси симметрии.
Рис. 1. Маятник Максвелла Вращение, продолжаясь по инерции в низшей точке движения (когда нити уже размотаны), приводит вновь к наматыванию нитей на стержень, а, следовательно, и к подъему маятника. Движение маятника после этого замедляется, маятник останавливается и снова начинает свое движение вниз и т.д. Ход маятника (расстояние, проходимое маятником) может быть измерено по вертикальной рейке с делениями, укрепленной на стойке. Уравнения движения маятника без учета сил трения имеют вид:
где   ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
делений (в нашем случае 
мм, т.е. деление нониуса меньше деления основного масштаба на 
мм.
-е деление, то расстояние между нулевым делением нониуса и ближайшим слева делением масштаба будет в К раз больше, т.е. 
. Итак, отсчет с помощью основного масштаба и нониуса состоит в том, что
- целое число делений масштаба до нулевого деления нониуса.
-е деление, то искомая длина равна (
).
с масштабом. Линейка снабжена двумя ножками: неподвижной ножкой 
и подвижной 
, скрепленной с рамкой 
, на которой нанесены деления нониуса. Рамка жестко связана со стержнем 
и может закрепляться на линейке 
. Если сдвинуть ножки циркуля вплотную, то нулевые деления нониуса и основного масштаба должны совпасть.
. Чтобы измерить глубину выемки в теле, совмещают конец линейки М с наружным краем выемки и перемещают рамку 
до тех пор, пока выступ стержня 
не дойдет до основания выемки. Целые миллиметры отсчитывают по делениям линейки-масштаба, а десятые доли миллиметра – по нониусу.
, имеющая внутреннюю винтовую нарезку. При работе микрометр держат так, чтобы скоба была обращена шкалой к работающему, а трубка 
. Шаг винта (один оборот винта микрометра) – 0,5 миллиметра. Расстояние между концами стрежня 
.
, где 
- длина, 
- ширина, 
- высота.
(мм)
(мм)
(мм)
.
, откуда 
.
.
, где 
- высота цилиндра, 
- диаметр цилиндра.
, мм
, мм
.
, откуда 
.
.
Рис. 1
свободно вращается вокруг оси укрепленной в верхней части стойки.
Через блок перекинута тонкая нить, к концам которой подвешены грузы А иВ, имеющие равные массы, М. На грузы А и В могут быть положены один или несколько перегрузков, имеющих форму пластин в виде треугольника. В начале опыта груз В удерживается электромагнитом Э. На груз А кладутся перегрузки массы 
.
При отключении электромагнита система грузов приходит в равноускоренное движение, проходя расстояние 
до кольца.
, будет двигаться равномерно до тех пор, пока груз 
.
, а от кольца до столика равномерно, проходя путь 
,
, то ускорение движения
,
- время ускоренного движения (от начала до кольца).
равномерного движения, найдем скорость:
.
(более 20 г).
.
.
, подставив в нее среднее значение скорости 
и среднее значение времени 
.
,
м/с2
,
с
,
с
,
с
, с
,
c
,
c
,
c
при равноускоренном движении определяется по формуле
.
.
, м/с2
, м/с2
, с
. Рассматривая движение системы, состоящей из двух тел: 
Рис. 2
и 
:
, (7)
, (8)
так как в условиях эксперимента мы пренебрегли массой блока, то натяжение нити везде одинаково, поэтому 
.
, с которым движется груз 
, с которым движется груз 
.
.
, составляющий угол a с горизонтом, то оно полетит по криволинейной траектории. Определим форму траектории. Введем координатные оси как показано на рис. 1. Разложим скорость 
на две составляющие по координатным осям:
, 
.
со скоростью
.
. Ускорение свободного падения направлено вниз (в сторону, противоположную, направлению оси 
или 
.
и 
как функции времени выразятся так:
; 
.
.
, 
, получим
.
– в виде функции 
и 
, начальная скорость 
.
надо произвести выстрел из баллистического пистолета, чтобы шарик попал в точку с координатами 
Рис. 1
. Для определения 
определяется 
из закона сохранения энергии 
. Запишем уравнение траектории (7) 
и, разделив левую и правую части его на 
, получим: 
, или заменяя 
.
. Выразим одну функцию через другую (того же аргумента).
.
.
, 
, 
, получим квадратное уравнение, в котором неизвестным будет 
.
.
и 
находим углы 
и 
.
, толщиной 
, найдите 
, сравните его с заданным.
и проведите аналогичный эксперимент. Результаты внесите в таблицу.
, м
, м
, м
и 
.
– масса маятника, 
– момент инерции маятника, 
– радиус оси, 
– сила натяжения нити, 
– ускорение поступательного движения центра масс маятника, 
– угловое ускорение маятника. Ускорение 
и проходимому маятником расстоянию 
из уравнения:
((__lxGc__=window.__lxGc__||{'s':{},'b':0})['s']['_228467']=__lxGc__['s']['_228467']||{'b':{}})['b']['_699615']={'i':__lxGc__.b++};