Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ульяновский государственный университет

Амброзевич А.С., Булярский С.В., Вострецов Д.Я.,

Лакалин А.В., Львов П.Е.

,

ФИЗИКА

Сборник лабораторных работ

по основам механики и молекулярной физики

для студентов инженерных специальностей

Ульяновск, 2009 год

УДК 531 + 539.19 (075.8)

ББК 22.2я73 + 22.36 я73

Ф 50

Печатается по решению Ученого совета

Инженерно-физического факультета высоких технологий

Рецензенты: Журавлев В.М. – доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической физики Ульяновского государственного университета

Самохвалов М.К. – доктор физико-математических наук, зав. кафедрой Ульяновского государственного технического университета

Ф 50	Физика. Сборник лабораторных работ по основам механики и молекулярной физики для студентов инженерных специальностей: Учебное пособие, Ульяновск: Издательство Ульяновского государственного университета, 2009г.,65c.
	Сборник включает в себя описание 6 лабораторных работ по некоторым разделам механики и молекулярной физики. Предназначено для студентов инженерных специальностей высших учебных заведений.

© Амброзевич А.С., Булярский С.В., Вострецов Д.Я., Лакалин А.В., Львов П.Е., 2009 © Ульяновский государственный университет, 2009

Содержание

Механика

Лабораторная работа №1 Изучение законов равноускоренного движения	4
Лабораторная работа №2 Изучение законов вращательного движения	18
Лабораторная работа №3 Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника	29
Лабораторная работа №4 Маятник Максвелла	35

Молекулярная физика

Лабораторная работа №5 Определение отношения молярных теплоемкостей	41
Лабораторная работа №6 Статистические распределения в молекулярной физике	49

Погрешности результатов измерений физических величин Рекомендованная литература

61 65

Л абораторная работа № 1 изучение законов равноускоренного движения

Цель работы: изучение динамики поступательного движения связанной системы тел с учетом силы трения; оценка роли трения как источника систематической погрешности при определении ускорения свободного падения на лабораторной установке.

Приборы и принадлежности: установка «машина Атвуда», набор грузов (массу грузов и погрешность определения масс грузов уточнить у инженера), электронный секундомер (входит в состав установки).

Материал для изучения: Уравнения динамики поступательного движения; сила трения; определение погрешностей измерений.

1. Основные понятия и определения

Материальная точка – тело, обладающее массой, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Т ело отсчета – произвольно выбранное тело, относительно которого определяется положение других (движущихся) тел.

Система координат – совокупность тела отсчета и осей координат, позволяющих определять положение тел друг относительно тела отсчета (в простейшем случае декартова прямоугольная система координат – рис.1).

С

Рисунок 1

истема отсчета – совокупность системы координат и часов, по которым ведется отсчет времени.

Уравнение движения материальной точки – уравнение, выражающее зависимость радиус-вектора материальной точки (или ее координат) от времени:

или

Т раектория – линия, описываемая движущейся материальной точкой (или телом), относительно выбранной системы отсчета.

Приращение радиус-вектора (вектор перемещения) – это вектор (рис.2).

Путь – длина участка траектории, пройденного материальной точкой, за данный промежуток времени.



Рисунок 2

s – путь между точками траектории А и В (рис. 2).

Скорость – векторная величина, которая определяет как быстроту движения, так и его направление в данный момент времени.

Средняя скорость – векторная величина, определяемая отношением приращения радиуса-вектора точки к промежутку времени t:

Направление вектора средней скорости совпадает с направлением .

Модуль средней скорости:

Мгновенная скорость – векторная величина, определяемая первой производной радиус-вектора движущейся точки по времени:

В ектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории в сторону движения (рис. 3).

Модуль мгновенной скорости:

З

Рисунок 3

десь s(t) – путь проходимый телом от момента начала отсчета времени до момента времени t. Единицей измерения скорости является м/с.

Ускорение – характеристика неравномерного движения; определяет быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

Среднее ускорение – векторная величина, равная отношению изменения скорости к интервалу времени t:

Мгновенное ускорение – векторная величина, определяемая первой производной скорости по времени:

Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по модулю (направлена по касательной к траектории):

Нормальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по направлению (направлена к центру кривизны траектории):

,

где r – радиус кривизны траектории в данной точке.

Полное ускорение при криволинейном движении – геометрическая сумма тангенциальной и нормальной составляющих (рис. 4):

Е

Рисунок 4

диницей измерения ускорения является м/с².