Контрольные вопросы

1. Дайте определения: ускорения, момента инерции, момента силы, энергии, работы силы. Письменный ответ на этот вопрос необходимо включить в отчет.

2. Каковы цели лабораторной работы и что нужно сделать для их достижения?

3. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.

4. Какие величины измеряются в данной работе, а какие вычисляются?

1. Как вычисляется и от чего зависит момент инерции тела? Каков его физический смысл? В каких единицах выражается в СИ?

2. Как определяются направление и величина момента силы? Что называют плечом силы и как оно определяется?

3. Сформулируйте и запишите основной закон динамики для поступательного движения и для вращательного движения твёрдого тела.

4. Каково направление векторов и на рис. 1.1?

5. За счёт чего может меняться ускорение груза? Влияет ли изменение расположения грузиков на момент инерции крестовины и на силу натяжения нити?

6. Получите из уравнения (1.10) расчётную формулу для вычисления ускорения груза, если его начальная скорость равна нулю.

5. Изобразите график M_н = f () по уравнению (1.10). Покажите, как по этому графику найти момент инерции и момент силы трения M_тр.

6. По каким формулам можно вычислить скорость тела и угловую скорость маятника Обербека при равноускоренном движении?

7. Как вычисляются работа и кинетическая энергия при вращательном движении?

Работа № 2. Определение коэффициента упругости пружины

Цель работы: ознакомиться с динамическим методом определения коэффициента упругости пружины и практически определить его значение.

Оборудование: стойка с пружинами, грузы, линейка, секундомер.

Теория метода и описание установки

Лабораторная установка представляет собой стойку с кронштейном, к которому подвешены две пружины различной жесткости (рис. 2.1). К нижним концам пружин прикреплены подвески для помещения на них грузов. Удлинение пружин можно измерять по линейкам, вертикально закреплённым на поворачивающемся кронштейне. На рис. 2.1 показаны три состояния одной из пружин.

П ервые два состояния – это состояния равновесия, т. е. ускорение тела равно нулю. В первом состоянии подвеска пустая, и длина пружины с подвеской равна l₀. Во втором состоянии пружина удлинилась под действием положенного на подвеску груза массой т на величину l, и её длина с подвеской стала равна l. В третьем состоянии удлинение пружины с грузом больше равновесного удлинения l на величину х, которую называют смещением от положения равновесия. В этом состоянии ускорение тела не равно нулю. Также на рисунке показана ось координат Ох, направленная вертикально вниз. За х = 0 принято положение равновесия.

На тело, подвешенное на пружине, действуют сила упругости и сила тяжести (см. рис. 2.1), которые сообщают телу ускорение в соответствии со вторым законом Ньютона

.

(2.1)

Используя этот закон, можно определить коэффициент упругости пружины двумя способами:

• по удлинению пружины под действием груза известной массы – статический метод;

• по периоду колебаний груза известной массы – динамический метод.

В первом случае для измерений потребуется только линейка, а во втором случае – только секундомер. В данной работе предлагается использовать только второй способ.