
- •1. Підготовка до лабораторного заняття
- •2. Основні правила безпеки роботи в лабораторії
- •Мікрометр
- •2. Вимірювання часу
- •3. Вимірювання температури
- •Лабораторна робота № 1 визначення швидкості руху тіла по похилій площині
- •Теоретичні відомості
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2 експериментальна перевірка другого закону ньютона
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3 визначення моменту інерції тіла
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4 визначення швидкості польоту кулі за допомогою балістичного маятника
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6 перевірка основного рівняння динаміки обертового руху твердого тіла
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7 визначення головних осей інерції
- •Теоретичні відомості
- •2 2 Період коливань і
- •7 Відносно вісі 77,. Так
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Порядок виконання роботи
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •6. Який зв'язок між періодом коливань і круговою частотою?
- •Лабораторна робота № 12 визначення прискорення земного тяжіння і коефіцієнта жорсткості пружини за допомогою пружинного маятника
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 13
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •2 Здійснюються за рахунок енергії
- •Контрольні запитання
- •Додаток Основні фізичні сталі
- •Префікси для утворення десяткових одиниць
Лабораторна робота № 1 визначення швидкості руху тіла по похилій площині
Мета роботи: перевірка законів поступального і обертового рухів.
Обладнання: похила площина, лінійка, штангенциркуль, набір тіл кочення (куль і циліндрів).
Теоретичні відомості
Якщо тіло скочується з похилої площини і відривається від неї в точці В, то далі воно буде рухатись по параболі, доки
A
h l
В Vx
D b V
Vy
О x C
Рисунок 1.1
не впаде в точці С (рис.1.1). Рух по параболі можна розглядати як такий, що складається з двох рухів: по вертикалі і горизонталі. Згідно з принципом незалежності рухів рух по вертикалі не залежить по вертикалі, не залежить від руху по горизонталі. Рух по горизонталі буде рівномірним з швидкістю
v x v0 cos , а рух по вертикалі – рівноприскореним з
початковою швидкістю
тяжіння g.
v y v0 sin
і прискоренням земного
Позначимо шлях ОС, пройдений в горизонтальному русі буквою х, а шлях ВО в вертикальному русі буквою у і запишемо їх рівняннями:
22
0
0
gt 2
.
2
(1.1)
Розв’язавши систему рівнянь, визначимо швидкість руху тіла в момент відриву від похилої площини:
v x
cos
g
2 y x tg
. (1.2)
З рис.1 видно, що
cos b , а
l
tg h . З врахуванням
b
останніх співвідношень одержимо формулу для швидкості
v l x b
g b
2y b x h
. (1.3)
Швидкість тіла, що котиться по похилій площині можна визначити і теоретично. В точці А (див. рис.1.1) тіло має потенціальну енергію, яка відносно рівня DВ рівна: E p mgh . В точці В ця потенціальна енергія перетвориться
в кінетичну енергію поступального і обертового руху тіла, запишемо закон збереження механічної енергії:
mgh
mv 2
2
I 2
2
, (1.4)
де v - швидкість поступального руху, - кутова швидкість обертового руху, I - момент інерції тіла. Знаючи, що ω = v/R (де R – радіус тіла), визначимо v з рівняння (1.4) за формулою
v 2 gh
1
I
mR 2
. (1.5)
23
Момент інерції тіла обертання можна записати у вигляді
I kmR 2 , (1.6)
де R - радіус тіла. Для кулі k = 2/5, для суцільного циліндра k = 1/2, для кільця, в якого товщина набагато менша за радіус, k = 1. З врахуванням (1.6) формула (1.5) набирає вигляду
v 2 gh
1 k
. (1.7)
Слід зауважити, що у випадку товстостінного кільця з зовнішнім радіусом R і внутрішнім r, момент інерції
m(R 2 r 2 )
I . У цьому випадку формула (1.5) набирає
2
вигляду
v 2h
gh
3R2 r 2
. (1.7′)
Порядок виконання роботи
1. Виміряти для похилої площини h,b,l, а також у, тобто висоту краю площини над поверхнею столу.
2. Помістити тіло на похилу площину на висоту h від основи і відпустити. Знайти точку С, в яку впаде тіло, і виміряти х.
3. Дослід повторити декілька разів, кожного разу пускаючи тіло з однієї і тієї же точки.
4. Визначити за формулою (1.3) і (1.7) або (1.7′) значення швидкості, обчислити похибки та порівняти одержані значення швидкостей.
24