
- •Министерство образования и науки республики казахстан казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина
- •Учебно-методический комплекс для специальности
- •5В012000 «профессиональное обучение»
- •Предисловие
- •Распределение учебного времени
- •5. Краткое описание курса
- •5.1 Цели изучения курса оенд:
- •5.2 Задачи изучения курса:
- •6. Содержание курса
- •6.1 Перечень лекционных занятий
- •8. Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •9. Политика курса
- •10. Информация об оценке знаний
- •Политика выставления оценок
- •Шкала оценки знаний студентов
- •Тема 1. Элементы кинематики
- •Тема 2. Динамика частиц
- •Тема 3. Работа и энергия
- •Тема 4. Твердое тело в механике
- •Тема 5. Физика колебаний
- •Тема 6. Молекулярно - кинетическая теория идеального газа
- •Тема 7. Основы термодинамики
- •Тема 8. Электростатика
- •Тема 9. Постоянный электрический ток
- •Тема 10. Магнитное поле в вакууме и в веществе
- •Тема 11. Явление электромагнитной индукции
- •Тема 12. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля
- •Тема 13. Волновая оптика
- •Тема 14. Квантовая природа излучения
- •Тема 15. Элементы квантовой физики атомов
- •Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •Изучение движения тел по наклонной плоскости
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания:
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции маятника максвелла
- •На маятник действуют две силы: сила тяжести ft, направленная вертикально вниз и сила упругости двух нитей 2т (рис.2).
- •Порядок работы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Порядок работы
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения
- •1.Электроизмерительные приборы и их классификация
- •1.2. Классификация приборов по принципу действия
- •1.3.Характеристики электроизмерительных приборов
- •1.4.Амперметры, вольтметры, гальванометры
- •1.5.Вспомогательные электрические приборы
- •2. Правила работы с электрическими схемами
- •Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:
- •3.Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение сопротивления проводников с помощью мостиковой схемы
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 28 определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли
- •Контрольные вопросы
- •Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
- •Лабораторная работа № 41 определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки
- •Лабораторная работа № 44 изучение поляризации света
- •Снятие вольтамперной характеристики фотоэлемента
- •Зависимость силы тока от прило-
- •Задачи для самостоятельной работы
- •Вопросы экзаменационных тестов Механика
- •Колебания и волны
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Электростатика
- •Постоянный электрический ток
- •Электромагнетизм
- •Оптика и квантовая физика
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •1. Основные физические постоянные (округленные значения)
- •2. Плотность твердых тел
- •3. Некоторые свойства твердых веществ
- •4. Плотность жидкостей
- •5. Некоторые свойства жидкостей
- •6. Плотность газов (при нормальных условиях)
- •Алия Кенжебековна Мукашева
Порядок работы
1. С помощью штангенциркуля измерить радиус вала r.
2. Определить массу маятника m. Масса маятника находится сложением
массы вала, массы диска и массы обода: m=mB+mD+mO Массы этих
частей написаны на деталях в граммах.
3. Аккуратно вращая вал, намотать нити на вал (при этом маятник
находится на высоте h1).
4. Нажать на кнопку ПУСК и измерить время падения с помощью
секундомера.
5. Определить высоту поднятия маятника h2.
6. Опыт повторить 5 раз.
7. Вычислить момент инерции маятника (10) и силу сопротивления (11).
8. Результаты эксперимента и вычислений занести в таблицу.
Таблица
п/п |
r м |
m кг |
h1 м |
h2 м |
t c |
Fc H |
J кг·м2 |
Jcp кг·м2 |
ΔJ кг·м2
|
ΔJcp кг·м2 |
δ |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Дайте определение моменту сил М и момента инерции J.
2. Почему при вычислении момента сил мы берем силу 2Т, а не mg ?
3. Какая связь между линейной и угловой скоростями и ускорениями?
4. Получить расчетную формулу момента инерции маятника.
5. Как определяют силу сопротивления?
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 14
Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
Ц е л ь р а б о т ы: изучение законов движения тел в вязкой среде.
П р и б о р ы: стеклянный цилиндр с жидкостью на подставке, секундомер, микрометр, шарики.
Т е о р и я м е т о д а
При
движении жидкости или газа возникают
силы внутреннего трения. Эти силы
возникают вследствие того, что движение
жидкости или газа слоистое и скорости
перемещения слоев разные. Силы внутреннего
трения направлены к уравниванию скорости
движения всех слоев. Уравнивание скорости
слоев осуществляется путем передачи
импульса молекулами более быстрого
слоя молекулам слоя, движущегося
медленно. Это приводит к увеличению
скорости движения более медленного
слоя. Слой же, движущийся быстрее,
начинает двигаться медленнее, так как
молекулы из медленного слоя, попадая в
более быстрой слой, получают в быстром
слое импульс, что приводит к его
торможению. Таким образом, внутреннее
трение обусловлено переносом импульса
m
молекулами
вещества, которые переходят из слоя в
слой и создают силы трения между слоями
газа или жидкости перемещающимися с
различными скоростями. Опыт показал,
что сила внутреннего трения F
пропорциональна градиенту скорости
и площади соприкасающихся слоев
.
Коэффициент пропорциональности h
называется коэффициентом вязкости.
F = - h
(1)
Δ
|
Знак
«- » в формуле показывает, что сила
F
направлена
противоположно вектору скорости.
Градиентом скорости называется
изменение скорости на единицу длины
|
Коэффициент
динамической вязкости или внутреннего
трения, есть физическая величина,
численно равная силе внутреннего трения,
между слоями с площадью, равной единице,
при градиенте скорости, равном единице
h
=
(2)
Размерность
коэффициента вязкости в СИ
[h
] = [
]
Наряду с коэффициентом динамической вязкости часто употребляют коэффициент кинематической вязкости
ν
=
где ρ
- плотность
жидкости
Коэффициент вязкости может быть определен методом падающего груза в вязкой среде (метод Стокса). Рассмотрим свободное падение шарика в вязкой покоящейся жидкости (рис.) На шарик действуют
I.
Сила тяжести Р=
mg=
pr3rg
(3)
где r – радиус шарика, r - плотность шарика, q - ускорение свободного падения.
2. Выталкивающая сила (по закону Архимеда)
FA = m1g = pr3r1g (4)
где r1 – плотность жидкости.
3. Сила сопротивления движению, вычисленная Стоксом, обусловленная силами внутреннего трения между слоями жидкости
FC = 6 p h ru (5)
где u - скорость слоев жидкости.
Здесь играет роль не трение шарика о жидкость, а трение отдельных слоев жидкости друг о друга, т.к. при прикосновении твердого тела с жидкостью к поверхности тела тотчас же прилипают молекулы жидкости. Тело обволакивается слоями жидкости и связано с ними межмолекулярными силами. Непосредственно прилегающий к телу слой жидкости движется вместе с телом со скоростью движения тела. Этот слой увлекает в своем движении соседние слои жидкости, которые на некоторый период времени приходят в плавное безвихревое движение (если малые скорости и маленькие шарики). Равнодействующая сил, действующих на шарик R = P – (FA+FC) (6)
|
Вначале скорость движения шарика будет воз-растать, но так как по мере увеличения скорости шарика сила сопротивления будет также возрас-тать, но наступит такой момент, когда сила тяжести Р будет уровновешана суммой сил FA и FC, т.е. R = 0; P = FA + FC (7) C этого момента движение шарика становится равномерным с какой-то скоростью u0. Подставляя в формулу (7) соответствующие значения Р, FA и FC получим для коэффициента вязкости выражение h
=
|
Экспериментальная установка состоит из стеклянного цилиндра наполненного жидкостью. На цилиндр нанесены две горизонтальные метки, расположенные друг от друга на расстоянии . Диаметры шариков измеряют микрометром.