Литература.

1. Трофимова Т.И. Физика: учебник для высшего проф. образования - М.: Академия, 2012. -320с.

2. Электронная библиотека Попечительского совета механико-математического факультета Московского государственного университета.- [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. – URL: http://lib.mexmat.ru/books/6791

3. Электронная научная библиотека Астраханского государственного технического университета - [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. – URL: http://library.astu.org

Лабораторная работа № 3

Определение жесткости пружины и параметров затухания колебаний при помощи пружинного маятника

Цель работы:определение жесткости пружины статическим и динамическим методами; изучение затухающих колебаний на примере упругих колебаний пружинного маятника.

Оборудование:лабораторный стенд, закрепленный на нем горизонтальный стержень с отверстием для крепления пружины, секундомер,пружина, набор грузов, метровая линейка.

Теоретическое введение Деформации

В физике часто используют понятие абсолютно твердого тела - тела, которое ни при каких условиях не может деформироваться, а именно при всех условиях расстояние между двумя точками (точнее между двумя частицами) этого тела остается постоянным. Но понятие абсолютно твердого тела является физической моделью. Другими словами можно сказать, что таких тел в природе не существует, т.е. все тела в природе являются в той или иной степени деформируемыми. Под действием приложенных сил они могут изменять своюформу и размеры. Такие изменения называются деформациями.

В механике твердого тела различают два предельных случая: деформации упругие и деформации пластические. Упругие деформации – это такие деформации, при которых тело после прекращения действия приложенных к нему сил сохраняет первоначальные размеры и форму. Пластическими(остаточными)деформацияминазывают такие деформации, которые сохраняются в теле, по крайней мере, частично, и после прекращения действия внешних приложенных сил. На пластических деформациях основана холодная обработка металлов — штамповка, ковка и пр.

Окажется ли деформация упругой или пластическойв конечном счете зависит не только от материала тела, но и от приложенных сил. Если сила (точнее, напряжение - сила, отнесенная к единице площади поперечного сечения) не превосходит известной величины, называемой пределом упругости, то возникает упругая деформация. Если же эта сила превосходит названный предел, то возникающая деформация становится пластической. Предел упругости имеет различные значения для разных материалов.

Разделение тел на абсолютно упругие и пластические оказывается в какой-то мере условным. Строго говоря, на практике все деформации после прекращения действия внешних сил исчезают не полностью, а поэтому относятся к пластическим. Однако, если остаточными деформациями в условиях конкретной задачи можно пренебречь, то во многих случаях такие деформации принимаются упругими. Насколько великаможет быть остаточная деформация, чтобы допустить такие условности, зависит от поставленных целей исследования. В некоторых случаях, например, можно пренебречь остаточными деформациями, если они не превосходят 0,1% от максимальных значений, достигавшихся под действием приложенных сил. В других случаях этот предел должен быть снижен до 0,01 % и т. д.

В настоящей работе мы ограничимся изучением только упругих деформаций, уделяя внимание изучению данного явления с точки зрения прикладной механики, которая описывает упругие свойства тел посредством некоторых эмпирически вводимых упругих постоянных, различных для различных тел и зависящих от их физических характеристик (например, от температуры). Более обоснованным с научной точки зрения является теоретический метод, рассматривающий деформацию с атомистической точки зрения. Такой метод исследования имеет преимущества в физикетвердого тела.

В условиях данной лабораторной работы все тела мы будем считать идеально упругими. Так называются идеализированные тела, которые могут претерпевать только упругие, но не пластические деформации. Еще раз напомним, что такими идеализациями можно воспользоваться, когда силы, приложенные к реальным телам, не превосходят предела упругости. Для идеально упругих тел существует однозначная зависимость между действующими силами и вызываемыми ими деформациями. В случае пластических деформаций такой однозначной связи не существует. Это видно хотя бы из того, что до и после пластической деформации тело может приобретать различные формы.

В ходе выполнения лабораторной работы мы ограничимся изучением только малых деформаций, т. е. таких упругихдеформаций, которые подчиняютсязакону Гука. Согласно этому законудеформации пропорциональны силам, их вызывающим.Стоит отметить, что этот закон выполняется только в строго ограниченных пределах, а именно до так называемого предела пропорциональности.